La forma en que cuida de su automóvil es un reflejo directo de lo bien que entiende los diversos componentes que lo convierten en una maravilla moderna. Desafortunadamente, uno de los aspectos más confusos de los automóviles modernos es la forma en que se entrega combustible al motor. Todos sabemos lo importante que es esto porque la potencia generada por el motor de un automóvil es directamente proporcional a la cantidad correcta de combustible que se le entrega. Mientras que en el pasado los autos confiaban en mecanismos carburados no tan perfectos para entregar combustible al motor, hoy en día es diferente. Los automóviles modernos ahora vienen con inyectores de combustible para realizar la misma tarea básica. Comprender cómo funcionan los inyectores de combustible es crucial para ayudarlo a cuidar mejor su automóvil.
Problemas fundamentales en la entrega de combustible del motor
Todos conocemos el propósito de un motor. Todos también son conscientes del hecho de que el aire y el combustible deben combinarse o mezclarse en la cámara de combustión para generar explosiones controladas y dar vida al motor. Como tal, es crucial que el combustible se entregue a la cámara de combustión en cantidades muy precisas. Demasiado (mezcla de combustible rica) y corre el riesgo de asfixiar el motor, lo que dificulta el arranque o incluso detenerse. Demasiado poco (magro) y no podrás arrancar tu motor también. Por eso es importante proporcionar a la cámara de combustión la cantidad correcta de combustible para mezclar con la cantidad correcta de aire.
Desafortunadamente, esto no es una tarea fácil porque hay muchos factores que pueden afectar la entrega de aire y combustible. Esto siempre ha sido un problema en el pasado, especialmente entre los motores carburados. El principal problema era que un solo carburador tenía que suministrar un cierto número de cilindros con combustible. Esto generalmente significaba que el cilindro más alejado del carburador recibirá un poco menos de combustible que el cilindro más cercano al carburador. Es por eso que algunos sistemas más antiguos tenían carburadores gemelos para suministrar mejor combustible al motor. Lamentablemente, estos eran mucho más difíciles de sintonizar o sincronizar y lo peor, hicieron que el consumo de combustible fuera pobre.
Con estas cuestiones, había que diseñar un mecanismo más eficiente para la entrega de mediciones más precisas del combustible. Aquí es donde entran los sistemas de inyección de combustible.
El sistema de inyección de combustible
Un moderno sistema de inyección de combustible incluye técnicamente algún tipo de mecanismo de detección para determinar las cantidades correctas de combustible que deben rociarse en el colector de admisión del motor. Se necesita otro mecanismo para entregar o rociar la cantidad “calculada” de combustible en cada cilindro. Esta es la función de los inyectores de combustible que discutiremos con mayor detalle en la siguiente sección.
Hay dos tipos de sistemas de inyección de combustible que generalmente corresponden a los dos tipos fundamentales de motores que tenemos en el mercado hoy en día.
Directo
La forma en que se diseñan algunos motores requiere que el combustible sea entregado o rociado directamente en la cámara de combustión del motor. Cada cilindro ya está lleno de aire comprimido. Cuando se inyecta combustible atomizado en cada cilindro, se enciende automáticamente. Esto es cierto para la mayoría de los motores diesel. Dijimos “la mayoría” porque hay ciertos diseños de motores diesel que mueven el combustible a una cámara de pre-combustión primero antes de llegar al cilindro.
Indirecto
Los automóviles que funcionan con gasolina tienen sistemas de inyección indirecta de combustible. El combustible a presión se entrega al compartimiento del motor desde el tanque de combustible del automóvil. El combustible presurizado se entrega al puerto de admisión o al colector de admisión, dependiendo del diseño del motor. Esto permite que el combustible se mezcle primero con el aire que pasa a través del puerto de entrada o el colector antes de que la mezcla se empuje hacia la cámara de combustión.
Los últimos autos de hoy vienen con inyección multipunto. En este sistema, cada cilindro recibe combustible de un inyector de combustible específico. Por lo tanto, si tiene 6 cilindros, también puede esperar 6 inyectores de combustible. Es esta configuración 1: 1 la que hace que este sistema sea muy potente y eficiente, aunque complejo y costoso de arreglar. La mayoría de los automóviles, sin embargo, tienen un sistema de inyección de combustible de un solo punto o incluso un inyector por cada dos cilindros.
¿Qué son los inyectores de combustible?
Los inyectores de combustible son partes de los motores de automóviles modernos que suministran combustible a la cámara de combustión del motor, directa o indirectamente. Estos pequeños dispositivos electromecánicos se colocan típicamente en un cierto ángulo para asegurarse de que el combustible se rocía hacia la válvula de entrada del motor o directamente en el cilindro.
¿Cómo funciona un inyector de combustible mecánico?
Mucha gente confunde un sistema de inyección de combustible mecánico con un carburador. Si bien el principio es fundamentalmente similar, hay una gran diferencia en el tipo de combustible entregado al motor. Mientras que los sistemas de carburador suministran combustible de baja presión desde el tanque de gasolina, un inyector de combustible mecánico suministra combustible de alta presión a un acumulador. Puede pensar en esto como un área de almacenamiento temporal para su combustible. El combustible pasa entonces a través de un distribuidor que se considera típicamente como la unidad de control de medición del sistema. A partir de aquí, el combustible se “distribuye” en cada cilindro en la cantidad correcta y en el momento correcto.
El flujo de combustible que se inyecta en el puerto de entrada es gestionado por la válvula de compuerta que se encuentra en la toma de aire del motor, ya que el aire y el combustible deben mezclarse primero antes de la entrada en el cilindro. A medida que acelera, la válvula de solapa se abre para aumentar la cantidad de aire que fluye a través de ella. Esto también estimula el distribuidor de combustible para aumentar la cantidad de combustible empujado a través del inyector para mantener el equilibrio adecuado de aire y combustible.
Si no se chorrea combustible en el orificio de entrada, la válvula dentro del inyector de combustible permanece cerrada debido a la tensión en su mecanismo de resorte. Cuando se envía combustible para mezclar con aire en la entrada de aire, la presión del combustible abre esta válvula para permitir que el combustible sea rociado. Esta es la razón por la que llaman a los inyectores de combustible mecánicos para ser inyectores con resorte.
Durante el arranque en frío, un microprocesador activa un inyector especializado para agregar combustible adicional a la mezcla para facilitar arranques más suaves. Una vez que el motor se ha calentado, el combustible del inyector de combustible de arranque en frío se corta automáticamente. Esto es diferente de un carburador ya que solo necesita bloquear el flujo de aire para crear una mezcla más rica.
Cómo funcionan los inyectores de combustible electrónicos?
Muchos automóviles modernos vienen con sistemas de inyección electrónica. Estos a menudo se denotan con el acrónimo EFI. En esencia, estos son casi lo mismo que los sistemas mecánicos de inyección de combustible, excepto que no dependen de la cantidad de combustible y la tensión del resorte para abrir y cerrar la válvula de los inyectores. Lo que sí tienen son mini computadoras altamente complejas llamadas unidad de control electrónico o ECU. La ECU realiza una variedad de funciones, incluidas las siguientes.
Controla la mezcla de combustible.
Controla la velocidad de ralentí.
Gestiona el tiempo de encendido.
Controla la sincronización de la válvula.
Los sensores que miden la presión del aire, la temperatura de admisión de aire, la posición del acelerador, la temperatura del motor y la velocidad del motor están montados en el motor del automóvil. Estos sensores alimentan información a la ECU que procesa estos bits de datos para calcular las cantidades correctas de combustible para ser inyectado en los cilindros del motor. Las válvulas de los inyectores de combustible reciben entrada de la ECU para que sepa exactamente cuándo abrir para permitir que el combustible sea rociado en el puerto de entrada.
El sistema es tan eficiente que todos estos procesos complejos, desde la recopilación de datos del sensor hasta su integración en el nivel de la ECU hasta su procesamiento y su eventual entrada en la válvula del inyector de combustible, ocurren en una fracción de segundo.
Después del viaje de su combustible desde el tanque de gasolina, entra en el riel de combustible, gracias a una bomba de combustible eléctrica que extrae combustible del tanque. Aquí es donde entra otra diferencia con los inyectores de combustible mecánicos, por cierto. Dado que el movimiento del combustible se controla electrónicamente, no es necesario tenerlo a alta presión. El sistema solo necesita mantenerlo a una presión constante para entregar el combustible desde el tanque al riel.
Los inyectores de combustible están conectados al riel y, como ya hemos mencionado anteriormente, solo abrirán sus válvulas al recibir la entrada de la ECU. Las señales electrónicas de la ECU viajan a uno de los dos pines en los inyectores. El otro pasador está conectado a la batería y a través de un relé de encendido. El cierre del circuito se logra mediante el envío de una tierra pulsante por la ECU al inyector. Esto activa el solenoide del inyector que dibuja la parte superior magnética del émbolo, abriendo las válvulas. Dado que la presión del combustible dentro del riel ya es alta, esto ayuda a enviar el combustible a través de la punta de pulverización del inyector a alta velocidad. Aquí, ingresa al colector de admisión o directamente al cilindro, dependiendo del tipo de sistema de inyección de combustible que tenga su automóvil.
Los inyectores de combustible son dispositivos muy innovadores que ayudan a garantizar que su motor obtenga las cantidades correctas de combustible en el momento adecuado. Si bien todavía hay sistemas que usan un tipo mecánico de inyección de combustible, muchos automóviles modernos ahora usan sistemas electrónicos de inyección de combustible. Estos permiten una mayor eficiencia de combustible y economía, ya que se tienen en cuenta diferentes factores para determinar la cantidad correcta de combustible para poner en cada cilindro.
