Injecció de combustible
La injecció de combustible és un sistema d'alimentació de motors de combustió interna que usen pràcticament tots els automòvils europeus des de 1990, per l'obligació de reduir les emissions contaminants i per a que siga possible i durador l'us del catalisador a través d'un ajust òptim del factor lambda.
Tots els motors diésel són d'injecció. Els motors de gasolina poden tindre injecció de gasolina directa, en la que el combustible s'introduïx directament en la cámara o injecció indirecta, en la que el combustible es mescla en l'aire abans de la carrera d'admissió.
En els motors de gasolina, l'injecció va substituir el carburador de 1980 en avant.[1] La diferència principal entre la carburación i l'injecció és la pulverización del combustible a través d'un chicotet conducte a alta pressió, mentres que el carburador funciona per la succió creada per l'entrada d'aire accelerat a través del Venturi.
Història
[editar | editar còdic]
En 1881 el francés Eteve dissenyava un sistema per a medir l'aire comprimit lo que és un component essencial en l'injecció.[2] En 1883 J. Spell anexe un element més, l'injecció de combustible a una cambra plena en flama articulada als cilindres.[3] En 1885 Edward Butler va construir un motor en un sistema d'injecció que forçava el combustible a pressió per una vàlvula d'admissió en refillol buit, encara que mai ho va dur a un desenroll pràctic.[3] Les primeres aplicacions pràctiques es varen portar a terme en motors estacionarios. En 1887 Charter Gas Engine Company va iniciar la producció d'un sistema de combustible alimentat per gravetat des d'un tanc i entrant a la cambra per mig d'un injector a través d'una vàlvula de estrangulación, l'encarregat d'este disseny va ser Franz Burger.[3] En 1898 Deutz GasmotorenFabrik va escomençar a construir motors estacionarios de quatre temps en un cilindre en injecció de combustible a baixa pressió en la cambra d'admissió utilisava keroseno, en vàlvules d'admissió i de pressió separades.[3] Els primers vehículs que varen utilisar l'injecció de combustible varen ser els avions, el motor de quatre temps de quatre cilindres del Flyer I construït pels germans Wright en 1903 utilisava un sistema d'injecció de combustible de baixa pressió en la cambra d'admissió utilisant una bomba de engranes,[3] la raó per la que no es va utilisar un carburador és perque este no permet la versatilitat que es necessita en una aeronau posat que el carburador du una goma, també el risc de que es congelara el combustible.[4] En 1906 Gabriel Voisin també ocupava l'injecció de combustible per al seu biplano el qual va volar Alberto Sants Dumont.[4] l'Antoinette de Léon Levavasseur va introduir una bomba d'alta pressió de émbolos i injectors calibrats, la bomba d'injecció, pionera per regular la cantitat de combustible per mig del émbolo segons ho necessitara les revolucions.[4] En 1909 el monoplano Grade d'Hans Grade en un motor de dos temps, la pressió dels quals d'injecció de combustible era proporcionada per la pressió de la càrrega d'aire desenrollada en el cárter, este monoplano es va desplaçar per 13 quilómetros en el seu primer vol.[5] Per efectes de la Primera Guerra Mundial alguns pioners no varen poder portar a terme els seus experiments, entre ells Robert Bosch qui en 1912 va transformar un motor de dos temps fòra de broda reconstruint una bomba d'oli per a injectar combustible i Fritz Egersdorfer que treballava para Pallas Carburator Company en Berlín en 1914.[5] Per a la següent década els anys 1920 el carburador havia segut molt desenrollat inclús en l'aviació, per lo que les investigacions en l'injecció de combustible va tindre una recessió. Per encàrrec de la Deutsche versuchsanstalt für Luftfahrt(DVL) li va indicar a Bosch que investigara sobre l'injecció de gasolina a alta pressió en
injectors que rocían directament la cámara. Per a 1930 la mateixa DVL va indicar a la BMW desenrollar un sistema d'injecció de combustible, este treball ho va portar a terme Kurt Schnauffer, l'1 de setembre de 1931 la DVL va publicar un informe de proves de l'injecció de combustible a on s'obtenia un 7% més de potència que en la carburación i una reducció del 3% en el consum de combustible, en els motors de quatre temps, encara que els experiments en els motors de dos temps va ser una terrible decepció.[5] En les proves en motors BMW de sis pistones en V es varen conseguir guanys de potència del 10% i una reducció de combustible del 17%, estos resultats varen obligar al fabricant líder de motors per a l'aviació a investigar l'injecció de combustible, est era Mercedes-Benz qui va iniciar experiments en una bomba diésel de Bosch, es varen canviar els filtres de combustible, agregant juntes, es va canviar el disseny dels injectors fins a poder implementar-se en motor V12 de 33.8 litros de cilindrada produït en 1937 en 1200 hp, a partir d'este punt l'aviació solament fixaria els seus ulls en l'injecció de combustible.[6]
En 1939 Mercés experimente l'injecció de combustible en els seus motors de vehículs Grand Prix, turbocargados i no turbocargados sense conseguir proves contundents, en finalisar la Segona Guerra Mundial para Mercedes i Bosch era evident que tenien elements clau d'una nova tecnologia encara que no d'aplicació immediata.[6] En 1940 Alfa Romeo en una competició de mil milles va utilisar un sistema d'injecció basat en una palesa de 1935 d'Ottavio Fuscaldo que ocupava lumbreras, encara que ya en 1934 s'havia concedit palesa a Ed Winfield sobre injecció de gasolina que utilisava lumbreras, encara que sembla que no va ser presa en conte per algun temps.[7] En 1949 apareix un auto en motor Offenhauser en sistema d'injecció dissenyat per Stuar Halborn i Bill Travers, un disseny senzill, consistent en una lumbrera per port d'admissió, açò en la carrera de Indianápolis, de 1952 a 1961 es varen fer comunes en este tipo de motors este tipo de sistema d'injecció.[7] En 1956 es va produir un sistema per al Jaguar tipo D, que va guanyar en Li Mans, este sistema passe a una versió de série, no obstant, esta va resultar ser molt extremadament cara que solament va alcançar un comprador, Maserati, per a que GTI 3500, este sistema era el sistema Lucas, este sistema consistia en una lumbrera en suministraments regulat, el combustible es bombejava a un distribuïdor a 100 psi per mig d'una bomba elèctrica, el distribuïdor media el combustible segons el fluix d'aire, l'admissió d'aire es controlava en una vàlvula de estrangulamiento deslisable unida a l'accelerador.[8]
Sistema d'injecció Bosch
[editar | editar còdic]
Els ingeniers de la Mercés Benz que en temps de la Segona Guerra Mundial havien treballat experimentant en l'injecció de combustible junt en Bosch baix la direcció de Max Wagner, varen iniciar en 1946 de nou a fer proves en un motor de quatre cilindres de quatre temps de 1767 cc el qual usant el seu carburador estàndar tenia un rendiment de 35.9 hp el qual convertit a injecció de combustible alcançava un rendiment de 45 hp i aforrava considerablement el consum de combustible.[9] En 1949 es varen iniciar els treballs en els motors de dos temps, per a 1951 es desenrollava una filtre que es tornaria la base per als futurs sistemes d'alta pressió, en eixe mateix any dos companyies ya havien adoptat el sistema en motors de dos temps, la filtre estaven insertades al costat de les bugies iniciant l'injecció en el punt mort inferior, la bomba d'injecció era de dos émbolos activats per un excèntrica en una leva en un balero de rodells. El sistema d'lubricación del motor tenia una bomba d'oli construïda com a part integral de la bomba d'injecció de combustible, la bomba alimentava directament al múltiple d'admissió chicotetes cantitats d'oli per a ser arreplegades per l'aire entrante.[10]
Sistema d'injecció en motors de quatre temps
[editar | editar còdic]
En 1952 inicia l'experimentació de l'injecció de combustible en un motor de quatre temps de sis cilindres que reutilisava certes coses ocupades en el disseny de l'injecció dels motors de dos temps, com les filtre, i una atra adaptades com la bomba d'injecció a alta pressió, el cap del cilindre era de forma llaugerament plana, les bugias ubicades en el monoblock, sent un motor inclinat, quedaven baix la coberta del motor, cada cilindre tenia el seu injector en la part superior d'est, en una pressió d'uns 1100 psi, este motor alcançava 220 hp a 5500 rpm, lo que no superava encara al mateix motor carburado, per a 1954 el motor va alçar el seu inclinament fins als 45 °, les bugies es varen traslladar al cap, i els injectors a un costat del monoblock, en lloc d'un múltiple d'admissió convencional es va optar per tres jocs de tubos curvos, en les lumbreras en el cap del cilindre, la bomba d'injecció tenia un arbre de sis émbolos els quals es movien per la rotació de l'arbre de levas, este motor va ser el M-186 que portava el 300 Sl.[11]
A la parell d'estos dissenys corria el del W-196 i el 300 SLR, el motor era un huit en llínea de 2496 cc inclinat 30 °, lograna una potència màxima de 290 hp a 8700 rpm, l'abastiment de combustible s'obtenia per una bomba a pressió de 1500 psi, la bomba d'injecció contava en un arbre de huit émbolos accionada per engranes que prenien força directament del motor, es duya el combustible del tanc a través d'una bomba que la duya a un filtre, d'ahí a la bomba d'injecció, per a despuix passar per una vàlvula purgadora, la qual tenia com a propòsit agranar la cambra d'entrada de la bomba d'injecció i evitar bosses de vapor i no tenia llínea de tornada, contava en una lumbrera d'admissió per cilindre, tenia bugies bessones ubicades en el centre de la cámara, també va haver un motor de 3L que alcançava 305 hp a les 7400 rpm.[12]
Seguint a Mercedes i a BMW, qui ya havia adoptat el sistema d'injecció en les seues motocicletes en motors de dos cilindres de quatre temps gelats per aire, Borgward decidit en 1958 desenrollar el sistema d'injecció per a un motor de quatre cilindres de quatre temps de setze vàlvules de l'auto deportiu 1500 RS, que va alcançar fins a 172 hp, el motor era d'1.5L en una bomba d'injecció accionada des de l'arbre de levas, no obstant, per a l'ignició s'utilisava una bomba elèctrica que es desactivava manualment quan el motor arrancava, pero no va haver més evolució d'este motor i el seu sistema per la fallida de l'empresa en 1961.[13]
Injecció en lumbrera
[editar | editar còdic]Ludwig Kraus va advertir la necessitat de separar els sistemes d'injecció de combustible que es venien ocupant en els motors gasolina dels sistemes d'injecció diésel, puix fins a eixe moment els sistemes d'injecció eren sistemes diésel adaptats per als motors gasolina, els sistemes diésel necessiten injecció a alta pressió puix la combustió del combustible, es realisa per l'aire, que prèviament s'ha comprimit, conseguint aixina un elevat aument de la seua temperatura, gràcies a la qual és possible la combustió del gasoil. No aixina en els motors gasolina a on la purna s'obté per la bugia, els motors gasolina poden funcionar aspirant aire net, o una mescla d'aire en combustible, prenent en conte açò, varen idear atomizar gasolina en chicotetes gotes en baixa pressió, lo que significaria eliminar el soroll que es produïa fins a llavors per les bombes d'alta pressió.[14]
Otto Eberle va idear un sistema d'injecció en la lumbrera, supervisat per Heinrich Knapp, el sistema que inicialment pretenia ser més econòmic que el fins ara convencional sistema d'injecció en els cilindres, va resultar ser més costós de lo esperat, perque lo que es va adaptar als autos més costosos, com per eixemple el 300 D, en motor 3L de sis cilindres s'instalava una tovera en cada canal separat de les lumbreras, una bomba d'injecció de sis émbolos suministrava combustible a una pressió de 100 psi a sis llínees separades, la carrera dels émbolos era variable depenent en la posició de la palometa.[14]
Injecció intermitent en lumbrera
[editar | editar còdic]En la finalitat de fer accessible el sistema d'injecció a automòvils de producció a gran escala, aixina que contrastant les proves de laboratori, contra les proves en condicions reals, es varen escomençar a donar conte de que la dosificació de combustible era essencial, pero no aixina la sincronisació, aixina que fent proves hi havia poca diferència quan el combustible aplegava a la lumbrera. La freqüència d'abastiment, quan el motor funciona a 1000 rpm, la vàlvula d'admissió obri quatre voltes per segon, no obstant, a uns 5000 rpm s'obririen unes 21 voltes per segon, a tanta velocitat açò podria semblar com una injecció contínua, la qual cosa va conduir a l'injecció intermitent, aplegant a en conte que si es prenia en conte la sincronisació no es necessitaven un émbolo per pistón, per eixemple per a un motor de sis cilindres bastava en una bomba d'injecció de dos émbolos, cada llínea d'abastiment de combustible tenia una caixa d'abastiment de tres braços, aixina per a alimentar les sis toveres una caixa en fluix intermitent alimentava a una lumbrera, tres cilindres, la mitat del monoblock, i la segona, a l'atre joc d'injectors de l'atra lumbrera, per als atres tres cilindres, es va afegir un regulador neumàtic que media el buit del múltiple, puix la pressió del múltiple és proporcional a la cantitat d'aire aspirat pel motor, aixina s'utilisava per a proporcionar una mescla raonable, per a ajudar al regulador neumàtic es va agregar un termostat en l'entrada d'aire, un electroimant regulava l'arrancada en fret, ajustant aixina la cantitat de combustible a la pressió baromètrica, este sistema ho va adoptar Porsche i Mercedes.[15]
Sistemes d'injecció
[editar | editar còdic]
En un principi s'usava injecció mecànica pero actualment l'injecció electrònica és comuna inclús en motors diésel.
Els sistemes d'injecció es dividixen en:
- Injecció multipunto i monopunto: Per a aforrar costs a voltes s'utilisava un sol injector para tots els cilindres, o siga, monopunto, en lloc d'un per cada cilindre, o multipunto. Actualment, i per les normes d'anticontaminación existents en la gran majoria dels països, l'injecció monopunto ha caigut en desús.
- Directa i indirecta. En els motors de gasolina és indirecta si es polvorisa el combustible en el colector o múltiple d'admissió en lloc de dins de la cámara, o siga en el cilindre. En els diésel, en canvi, es denomina indirecta si s'injecta dins d'una precámara que es troba conectada a la cámara o cambra principal que usualment en les injeccions directes es troben dins dels caps dels pistones.
Gràcies a l'electrònica de hui en dia, són indiscutibles les ventages de l'injecció electrònica. És important aclarir que en el present tots els Calculadors Electrònics d'Injecció (majorment coneguts com ECU "Engine Control Unit" o ECM "Engine Control Module") també manegen la part del encés del motor en el procés de la combustió. A banda de tindre un mapa d'injecció per a totes les circumstàncies de càrrega i règim del motor, este sistema permet algunes tècniques com el tall de l'encés en acceleració (per a evitar que el motor es revolucione excessivament), i el tall de l'injecció en detindre el vehícul en el motor, o desaccelerar, per a aumentar la retenció, evitar la despesa innecessària de combustible i principalment evitar la contaminació.
En els motors diésel el combustible deu estar més polvorisat perque es té que mesclar en un lapsus menor i per a que la combustió del mateix siga completa. En un motor de gasolina el combustible té tota la carrera d'admissió i la de compressió per a mesclar-se; en canvi en un diésel, durant les carreres d'admissió i compressió solament hi ha aire en el cilindre. Quan s'aplega al final de la compressió, l'aire ha segut comprimit i per tant té unes elevades pressió i temperatura, les que permeten que en injectar el combustible este puga inflamar-se. Per les altes pressions reinantes en la cámara s'han dissenyat entre atres sistemes, el Common-Rail i l'element bomba-injector a fi d'obtindre millors resultats en térmens de rendiment, economia de combustible i anticontaminación.
Mapa d'injecció
[editar | editar còdic]El mapa d'injecció de combustible d'un automòvil a gasolina o diésel és una cartografia o vàries, segons la tecnologia que equipe al vehícul, en les quals es troben gràfics en tres dimensions (tres eixos x, i, z) i determinen els punts de funcionament del motor, mentres que el que eixecuta i comprova i controla totes estes senyes és el calculador d'injecció de combustible. Una cartografia simple i característica de les primeres injeccions de gasolina controlades electrònicament és la que involucra els següents paràmetros :
- Paràmetros fonamentals: pressió o cabal d'aire d'admissió, com a paràmetro "x" i règim motor com a paràmetro "i", donant com resultat un temps d'injecció donat "z". Estos són els dos paràmetros de base. que definixen lo que es diu carrega motor .
Referent a les injeccions diésel, la cartografia es basa en:
- Paràmetros fonamentals: Posició del pedal accelerador com a paràmetro "x", i Règim motor com a paràmetro "i", donant com resultat una pressió d'injecció "z" combinada en untemps d'injecció "tu" . En este cas estem parlant d'un mapa de 4 dimensions. Adicionalment i per a que es puga produir l'arrancada és necessària una tercera informació, és Fase del motor per a determinar a quin injector li toca injectar, dels dos cilindres que es troben paralels en fase de fi d'escape i fi de compressió respectivament.
- paràmetros de correcció , sent el més important el de temperatura del motor. Esta senya aplega al calculador electrònic des d'un sensor en la culata, i corrig el valor bàsic del temps d'injecció calculat en la cartografia, aumentant-ho tanto más cuanto més fret estiga el motor. La seua influència és nula quan el motor està a temperatura de funcionament.
Un atre paràmetro de correcció molt important en els motors de gasolina és el de la posició de la palometa, per a corregir la mescla al ralentí i a plena càrrega, aixina com detectar la rapidea de l'acceleració i enriquir la mescla en conseqüència. Esta senya prové d'un atre sensor, el potenciómetro de palometa.
Per últim i en els últims anys en que s'ha impost el catalisador està la sonda d'oxigen o sonda lambda, que corrig permanentment el temps d'injecció en un marge molt estret, per a obtindre el màxim rendiment del catalisador.
Els actuals calculadors d'injecció electrònics, per a motors tant diésel com a gasolina, posseïxen àmplies i variades cartografia de funcionament per a cada etapa del motor, inclusivament existixen cartografia especialment dissenyades per a funcionar en cas de detecció de fallo d'un element del sistema d'injecció, permetent al conductor acostar-se al concessionari o taller més propenc en la tranquilitat de que no li succeirà res perjudicial al motor. Per eixemple dels motors de gasolina, l'absència de senyal o desviació excessiva de la mateixa en el paràmetro "cabal o pressió d'aire d'admissió" permet ser substituïda pel sensor de posició de palometa.
La senyal de règim motor, essencial per a la sincronisació, no permet ser substituïda una volta que desapareix. El motor es deté.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «A Brief History of Aircraft Carburetors and Fuel Systems». US: Aircraft Engine Historical Society. Consultat el 28 de juny de 2016.
- ↑ (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 20. ISBN 968880357X.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 21. ISBN 968880357X.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 22. ISBN 968880357X.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 23. ISBN 968880357X.
- ↑ 6,0 6,1 (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 24. ISBN 968880357X.
- ↑ 7,0 7,1 (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 25. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Història de l'injecció de combustible», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 26. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 32. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 34. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., pp. 36 - 38. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., pp. 39 - 42. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., p. 42. ISBN 968880357X.
- ↑ 14,0 14,1 (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., pp. 43 i 44. ISBN 968880357X.
- ↑ (1994) «Sistema d'injecció mecànica directa Bosch», Manual de sistemes fuel injection. Guia tècnica, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., pp. 44 - 47. ISBN 968880357X.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Inyección de combustible» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.