Dominando la inyección directa Common Rail: Eficiencia, control de emisiones y rendimiento

Los motores diésel modernos utilizan un sistema de inyección common rail. Estos sistemas ofrecen un nivel de flexibilidad que permite lograr control de emisiones de primera clase, potencia y eficiencia de combustible. Los fabricantes de equipos originales (OEM) pueden ahora diseñar para máximo rendimiento y valor para el usuario final en una amplia gama de máquinas y aplicaciones.

Por la flexibilidad que permiten mientras satisfacen los más estrictos estándares de control de contaminación, un número creciente de motores diésel modernos usan sistemas de inyección directa common rail (CRDi). El combustible se entrega al motor bajo presión y con precisión controlada electrónicamente. Esto brinda flexibilidad para lograr emisiones, potencia y consumo de combustible de primera clase.

En este artículo aprenderás la definición, funciones, componentes, diagrama, funcionamiento, ventajas y desventajas de un sistema de inyección directa common rail.

¿Qué es la inyección directa common rail?

Los motores diésel ofrecen la ventaja distintiva de alta eficiencia de combustible y bajas emisiones de CO₂. Como resultado, se han creado nuevas tecnologías para limitar emisiones nocivas. El sistema de Inyección Directa Common Rail (CRDI) es una de estas tecnologías. En este diseño, la combustión comienza en la cámara principal, situada en una cavidad en la corona del pistón.

Este sistema usa inyectores de alta respuesta con control electrónico para inyectar diésel cinco veces más preciso que un sistema de inyección estándar. Como resultado, hay mayor reducción de material particulado y NOx, mejorando eficiencia y par. Además, se reducen ruido y vibraciones del motor.

En 1997, Bosch introdujo el primer sistema common rail. El nombre proviene del depósito común de alta presión (common rail) que suministra combustible a todos los cilindros. En sistemas diésel tradicionales, la presión de combustible debe generarse individualmente para cada inyección. El sistema common rail separa la generación de presión y la inyección, asegurando que el combustible esté siempre disponible a la presión adecuada.

Aplicaciones

El sistema common rail es apropiado para todo tipo de vehículos diésel: desde coches urbanos (como el Fiat Panda) hasta vehículos ejecutivos (como el Audi A8). Bosch, Delphi, Denso y Siemens VDO (ahora propiedad de Continental AG) son los principales fabricantes.

Funciones

Las principales funciones de un sistema common rail son:

Alimentación de combustible:

El cuerpo de la bomba de inyección contiene elementos como cilindro y émbolo. Cuando la leva eleva el émbolo, el combustible se comprime a alta presión y se transfiere al inyector.

Ajuste de la cantidad de combustible:

Independientemente de la velocidad o carga, la admisión de aire en motores diésel es casi constante. La potencia y consumo varían cuando cambia la cantidad de inyección manteniendo constante el avance. El pedal del acelerador modifica la salida del motor, casi proporcional a la cantidad inyectada.

Ajuste del avance de inyección:

El intervalo entre la inyección, ignición y combustión, y cuando se alcanza la presión máxima de combustión se llama retardo de ignición. Como este período es casi constante independientemente de la velocidad, un temporizador ajusta y modifica el avance para lograr combustión óptima.

Atomización del combustible:

El combustible se mezcla completamente con el aire cuando es presurizado por la bomba de inyección y luego atomizado desde la boquilla, mejorando la ignición. El resultado es combustibilidad total.

Componentes del sistema common rail

Los componentes principales incluyen:

• Bomba de inyección de combustible — presuriza el combustible a alta presión
• Tubería de alta presión — envía combustible a la boquilla de inyección
• Boquilla de inyección — inyecta combustible en el cilindro
• Bomba de alimentación — aspira combustible del tanque
• Filtro de combustible — filtra el combustible
• Unidad de control del motor (ECU)

Diagrama de un sistema CRDi:

[Se recomienda insertar diagrama esquemático del sistema common rail]

Principio de funcionamiento

El funcionamiento es menos complejo y fácil de entender. Un sistema common rail consta de un acumulador de presión (tubería de distribución de combustible) ubicado junto al bloque del motor. Una bomba de combustible multi-cilindro de alta presión alimenta el rail. Válvulas solenoide activan los inyectores. Tanto las válvulas como la bomba se controlan electrónicamente.

La presión de inyección es independiente de la velocidad y carga del motor, simplificando el control de parámetros. Para reducir ruido y emisiones de NOx, se suele usar una inyección piloto. El flujo de combustible es controlado por una válvula de aguja y asiento en los inyectores. Tanto la parte superior como inferior de la aguja reciben presión de combustible. Al sangrar parte de la presión superior, la presión inferior impulsa la aguja fuera de su asiento y el combustible fluye por las aberturas de la boquilla.

Mira el video a continuación para aprender más sobre cómo funciona un sistema common rail:

[Insertar video explicativo]

Ventajas y desventajas del sistema common rail

Ventajas:

• Produce 25% más potencia y par que un motor de inyección directa convencional
• Inversión inicial mínima
• Mejor respuesta de aceleración (pick up)
• Mantiene ruido y vibraciones al mínimo
• Mayor kilometraje (autonomía)
• Emisiones mínimas
• Consumo de combustible reducido
• Mejores resultados generales

Desventajas:

• Vehículo más costoso
• Repuestos costosos
• Coste de mantenimiento elevado
• Diseño complejo por la multitud de componentes

Conclusión

Los sistemas common rail ofrecen flexibilidad para lograr control de emisiones, potencia y eficiencia de combustible de primera clase. Los OEM pueden diseñar para máximo rendimiento y valor al usuario final. En este artículo se explicaron definición, aplicaciones, funciones, componentes, diagrama, funcionamiento, ventajas y desventajas.

Espero que hayas aprendido mucho; si es así, compártelo con otros estudiantes. ¡Gracias por leer, nos vemos pronto!