Comportamiento del sistema

Comportamiento del sistema

En los sistemas de inyeccin convencionales (bombas rotativas o en linea) la generacin de presin, la dosificacin del combustible as como la distribucin van unidos en el mismo dispositivo esto tiene unos inconvenientes:- La presin de inyeccin aumenta junto con el n de revoluciones y el caudal de inyeccin.- Durante la inyeccin aumenta la presin de inyeccin, pero hasta el final de la inyeccin disminuye otra vez hasta el valor de la presin de cierre de inyector.Las consecuencias de ello son:- Los caudales de inyeccin pequeos se inyectan con presiones mas bajas y la presin punta es mas del doble que la presin de inyeccin media.- El desarrollo de la inyeccin es aproximadamente triangular.Traduciendo estos datos lo que quieren decir es que a bajas revoluciones el motor no desarrolla todo su potencial por tener una baja presin de inyeccin y altas revoluciones la presin punta de inyeccin es mayor que la necesaria.

Lo anterior mencionado no sucede con el sistema "Common Rail" ya que en estos sistemas la generacin de presin esta separada de la dosificacin y de la inyeccin de combustible, esto tiene la ventaja de poder tener una presin de inyeccin constante que no dependa del n de revoluciones. Tambin el grado de libertad en el momento de avance o retraso de la inyeccin es mucho mas grande, lo que hace de los motores equipados con "Common Rail" unos motores muy elsticos que desarrollan todo su potencial en toda la gama de revoluciones.

El sistema "Common Rail" divide la inyeccin en una "inyeccin previa", "inyeccin principal" y en algunos casos en una "inyeccin posterior".

Inyeccin previaLa inyeccin previa puede estar adelantada respecto al PMS, hasta 90 del cigeal. No obstante, para un comienzo de la inyeccin previa mas avanzado de 40 del cigeal antes del PMS, el combustible puede incidir sobre la superficie del pistn y la pared del cilindro, conduciendo a una dilucin inadmisible del aceite lubricante. En la inyeccin previa se aporta al cilindro un pequeo caudal de combustible (1...4 ), que origina un "acondicionamiento previo" de la cmara de combustin, pudiendo mejorar el grado de rendimiento de la combustin y consiguiendo los siguientes efectos:- La presin de compresin aumenta ligeramente mediante una reaccin previa o combustin parcial, con lo cual se reduce el retardo de encendido de la inyeccin principal.- Se reduce el aumento de la presin de combustin y las puntas de presin de combustin (combustin mas suave, menos ruido del motor).Estos efectos reducen el ruido de combustin, el consumo de combustible y, en muchos casos, las emisiones. En el desarrollo de presin sin inyeccin previa, la presin aumenta solo levemente antes del PMS en correspondencia con la compresin, pero lo hace de forma muy pronunciada con el comienzo de la combustin y presenta en el sector de presin mxima una punta comparable muy aguda. El aumento pronunciado de la presin y la punta de presin aguda, contribuyen esencialmente al ruido de combustin del motor diesel. En el desarrollo de presin con inyeccin previa, la presin en el margen del PMS alcanza un valor mayor y el aumento de la presin de combustin es menos pronunciado.La inyeccin previa contribuye solo indirectamente, a la generacin de par motor, mediante la reduccin del retardo de encendido. En funcin del comienzo de la inyeccin principal y de la separacin entre la inyeccin previa y la inyeccin principal, puede aumentar o disminuir el consumo especifico de combustible.

Inyeccin principalCon la inyeccin principal se aporta la energa para el trabajo realizado por el motor. Asimismo es responsable esencialmente de la generacin del par motor. Asimismo es responsable esencialmente de la generacin del par motor. En el sistema "Common Rail" se mantiene casi inalterable la magnitud de la presin de inyeccin durante todo el proceso de inyeccin.

Inyeccin posteriorLa inyeccin posterior puede aplicarse para la dosificacin de medios reductores (aditivos del combustible) en una determinada variante del catalizador NOx. La inyeccin posterior sigue a la inyeccin principal durante el tiempo de expansin o de expulsin hasta 200 del cigeal despus del PMS. Esta inyeccin introduce en los gases de escape una cantidad de combustible exactamente dosificada.Contrariamente a la inyeccin previa y principal, el combustible no se quema sino que se evapora por calor residual en los gases de escape, hacia la instalacin de los gases de escape. Esta mezcla de de gases de escape/combustible es conducida en el tiempo de expulsin, a travs de las vlvulas de escape, hacia la instalacin de los gases de escape. Sin embargo, mediante la retroalimentacin de los gases de escape se conduce otra vez a una parte del combustible a la combustin y acta como una inyeccin previa muy avanzada. El combustible en los gases de escape sirve como medio reductor para el oxido de nitrgeno en catalizadores NOx apropiados.Como consecuencia se reducen los valores NOx de los gases de escape.La inyeccin posterior retrasada conduce a una dilucin del aceite del motor por parte del combustible; el fabricante del motor debe comprobar si esta dilucin es admisible.

Un poco de historia

Hablar de common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca automovilstica es la primera en aplicar este sistema de alimentacin en los motores diesel de inyeccin directa. Desde 1986 cuando apareci el Croma TDI, primer automvil diesel de inyeccin directa del mundo. Se daba el primer paso hacia este tipo de motores de gasleo que tenan una mayor eficacia de combustin.

Gracias a este tipo de motores, que adoptaron posteriormente otros fabricantes, los automviles diesel podan garantizar mayores prestaciones y menores consumos simultneamente. Quedaba un problema: el ruido excesivo del propulsor a bajos regmenes de giro y en los "transitorios".

Y es aqu donde comienza la historia del Unijet o mejor dicho, el estudio de un sistema de inyeccin directa ms evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de combustin. Esta bsqueda llevar algunos aos ms tarde al Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes en materia de rendimiento y consumo.Para resolver el problema, solamente existan dos posibilidades: conformarse con una accin pasiva y aislar despus el motor para impedir la propagacin de las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyeccin capaz de reducir el ruido de combustin. Decididos por esta segunda opcin, los tcnicos del Grupo Fiat se concentraron inmediatamente en la bsqueda del principio del "Common-Rail", descartando despus de anlisis cuidadosos otros esquemas de la inyeccin a alta presin. Estos sistemas no permitan gestionar la presin de modo independiente respecto al nmero de revoluciones y a la carga del motor, ni permitan la preinyeccin, que son precisamente los puntos fuertes del Unijet.

Disposicion de un motor Unijet

Nacido del trabajo de los investigadores de la Universidad de Zurich, nunca aplicado anteriormente en un automvil, el principio terico sobre el que se inici el trabajo era simple y genial al mismo tiempo. Continuando con la introduccin de gasleo en el interior de un depsito, se genera presin dentro del mismo depsito, que se convierte en acumulador hidrulico ("rail"), es decir, una reserva de combustible a presin disponible rpidamente.

Tres aos despus, en 1990, comenzaba la prefabricacin del Unijet, el sistema desarrollado por Magneti Marelli, Centro de Investigacin Fiat y Elasis sobre el principio del "Common Rail". Una fase que conclua en 1994, cuando Fiat Auto decidi seleccionar un socio con la mxima competencia en el campo de los sistemas de inyeccin para motores diesel. El proyecto se cedi posteriormente a Robert Bosch para la parte final del trabajo, es decir, la conclusin del desarrollo y la industrializacin.

As, once aos despus del Croma TDI, en octubre de 1997, lleg al mercado otro automvil de rcord: el Alfa 156 JTD equipado con un revolucionario turbodiesel que aseguraba resultados impensables hasta ese momento. Los automviles equipados con este motor son increblemente silenciosos, tienen una respuesta tan brillante como la de los propulsores de gasolina y muestran, respecto a un motor de precmara anlogo, una mejora media de las prestaciones del 12%, adems de una reduccin de los consumos del 15%. El xito de los Alfa 156 con motor JTD fue inmediato y rpidamente, adems de ser empleado en otros modelos de Fiat Auto, muchas otras marcas automovilsticas adoptaron propulsores similares.

Ahora llega la segunda generacin de los motores JTD, en los Multijet. El principio tcnico sobre el que se basa el desarrollo del Multijet es simple. En los motores de tipo "Common Rail" (Unijet) se divide la inyeccin en dos fases una preinyeccin, o inyeccin piloto, que eleva la temperatura y la presin en el cilindro antes de hacer la inyeccin principal para permitir as una combustin ms gradual, y resultando un motor ms silencioso. El sistema Multijet evolucin del principio "Common Rail" que aprovecha el control electrnico de los inyectores para efectuar, durante cada ciclo del motor, un nmero mayor de inyecciones respecto a las dos del Unijet. De este modo, la cantidad de gasleo quemada en el interior del cilindro sigue siendo la misma, pero se reparte en ms partes; de esta manera, se obtiene una combustin ms gradual. El secreto del Multijet se basa en las caractersticas del diseo de centralita e inyectores que permiten realizar una serie de inyecciones muy prximas entre s. Dicho proceso de inyeccin, desarrollado por los investigadores de Fiat Auto, asegura un control ms preciso de las presiones y de las temperaturas desarrolladas en la cmara de combustin y un mayor aprovechamiento del aire introducido en los cilindros.

Disposicin de un motor Multijet