Comprender el sistema de inyección de aire

La inyección de aire es una técnica para reducir las emisiones de escape que consiste en inyectar aire en cada uno de los puertos de escape de un motor, donde se mezcla con el escape caliente y oxida HC y CO. Se forman H2O y CO2. Era sencillo lograr los requisitos de emisión requeridos mediante inyección de aire en los primeros días del control de emisiones. Uno de los primeros dispositivos complementarios para oxidar HC y CO en el escape fue la inyección de aire, también conocida como sistema de bomba de aire.

En este artículo, aprenderá la definición, los componentes, el diagrama, el funcionamiento, las ventajas y las desventajas de un sistema de inyección de aire.

¿Qué es un sistema de inyección de aire?

Para reducir las emisiones de HC y CO, un sistema de inyección de aire bombea aire fresco a los puertos de escape del motor. El combustible no quemado y parcialmente quemado se puede encontrar en los gases de escape de un motor. Este combustible continúa ardiendo debido al oxígeno del sistema de inyección de aire. La bomba de aire, la válvula desviadora, el colector de distribución de aire y la válvula de retención de aire son los componentes principales del sistema.

Rudolf Diesel fue a quien se le ocurrió la idea. La Figura 1 muestra la configuración del sistema. Durante el suministro de gasolina, tanto el aire como el combustible se inyectan en el cilindro en esta disposición. La presión de aire requerida para la inyección de combustible es de alrededor de 70 bar o más.

En un motor de combustión interna, la inyección de combustible es un mecanismo para combinar combustible con aire. Los sistemas de inyección de combustible tienen una variedad de objetivos funcionales, pero todos tienen una cosa en común:alimentan el proceso de combustión con combustible. Hay varios objetivos competitivos, que incluyen la producción de energía, el consumo de combustible, el rendimiento de las emisiones, la confiabilidad, el funcionamiento sin problemas, el arranque, los costos continuos y los costos de mantenimiento son factores a considerar.

Componentes de un sistema de inyección de aire

Los siguientes son los componentes principales de un sistema de inyección de aire:

• Bomba de suministro de aire con filtro.
• Colectores de aire y boquillas.
• Válvula anti petardeo.
• Válvula de retención.
• Mangueras de conexión.

Bomba de suministro de aire:

Las bombas de aire son impulsadas por correas desde el cigüeñal y están ubicadas en la parte delantera del motor. La bomba extrae aire fresco a través de un filtro externo y lo envía a través de mangueras de conexión a cada puerto de escape a baja presión. Cuando este aire adicional se agrega a las emisiones calentadas de HC y CO en el colector de escape, se oxidan y convierten estos elementos en H2O y CO2.

Colectores de aire y boquillas:

Para alimentar aire al sistema de escape del motor, los primeros sistemas de inyección de aire usaban uno de dos métodos:

• En motores más pequeños, un colector de aire externo suministra aire al puerto de escape cerca de cada válvula de escape a través de tubos de inyección.
• A través de túneles en la culata o el múltiple de escape, un múltiple de aire interno transporta aire al puerto de escape cerca de cada válvula de escape en motores más grandes.

Válvula anti petardeo:

Un alto vacío en el múltiple de admisión permite que la mezcla de aire y combustible se vuelva rica en combustible durante la desaceleración del motor. El aire fresco inyectado en el colector de escape durante la desaceleración se mezcla con la gasolina sin quemar en el escape, lo que provoca que el motor se detenga. Este contraproducente es causado por la combustión rápida de gases no quemados, que pueden destruir un silenciador. Se utiliza una válvula anti-retroceso, o supresor de retroceso, para evitar esto al cerrar el flujo de aire durante la desaceleración. Para detener el flujo de aire, se utilizan tanto la válvula de trago como la válvula de desvío.

Válvula de retención:

Una válvula de retención unidireccional evita el flujo inverso de los gases de escape del motor a través de la bomba de aire. Entre el colector de aire y la válvula desviadora o válvula de trago se encuentra la válvula de retención. El resorte de la válvula de retención cierra la válvula para bloquear el flujo inverso de escape cuando la presión de escape excede la presión de inyección de aire o si falla la bomba de aire. En los motores en línea, a menudo se coloca una sola válvula de retención, pero en los motores tipo V, normalmente se instalan dos válvulas (una por banco de cilindros). Algunos motores tipo V, por otro lado, solo tienen una válvula de retención.

El sistema de inyección de aire secundario tiene algunas piezas adicionales:

• Filtro de aire
• Bomba de aire secundaria
• Unidad de control del motor
• Relé de control
• Válvula de cambio
• Válvula combinada.

Esquema de un sistema de inyección de aire secundario:

Principio de funcionamiento

El funcionamiento de un sistema de inyección de aire es menos complejo y puede entenderse fácilmente. en su funcionamiento, las paletas giratorias de la bomba de aire impulsan el aire hacia la válvula desviadora cuando el motor está en marcha. El aire se conduce a través de la válvula de desvío, la válvula de retención, el múltiple de inyección de aire y hacia el motor si el vehículo no está desacelerando. Las válvulas de escape son sopladas por aire fresco. La válvula desviadora evita que entre aire en el múltiple de escape del motor durante la desaceleración. Esto evita un potencial petardeo, que podría dañar el sistema de escape del vehículo. La válvula de desvío liberará el exceso de presión en el sistema cuando sea necesario.

El sistema de inyección de aire secundario:

Durante la fase de arranque en frío, cuando el convertidor catalítico aún no está funcionando, este sistema reduce aún más los niveles de HC y CO. En los motores de gasolina accionados estequiométricamente, un convertidor catalítico de 3 vías logra una tasa de conversión de más del 90 %. Durante un arranque en frío, se libera hasta el 80% de las emisiones de un vehículo. Sin embargo, debido a que el convertidor catalítico solo es efectivo entre 300 °C y 350 °C, las emisiones deben reducirse durante la fase de arranque en frío utilizando una variedad de métodos. El trabajo del sistema de aire secundario es precisamente eso.

Cuando hay suficiente oxígeno residual en el sistema de escape y la temperatura es lo suficientemente alta, el HC y el CO reaccionan para generar CO2 y H2O en una reacción secundaria.

Cuando la mezcla es muy rica durante la fase de arranque en frío, el aire se inyecta en el flujo de escape para garantizar que haya suficiente oxígeno para la reacción. El sistema de aire secundario se apaga después de aproximadamente 100 segundos en vehículos con convertidor catalítico de tres vías y control lambda. El calor generado en la reacción secundaria eleva inmediatamente la temperatura de trabajo del convertidor catalítico.

Es posible un suministro activo o pasivo de aire suplementario. El sistema pasivo hace uso de las oscilaciones de presión en el sistema de escape. Debido al vacío causado por el caudal del tubo de escape, se introduce aire adicional a través de una válvula temporizada. El aire secundario es impulsado por una bomba en un sistema activo. Este sistema te da más control.

Mire el video a continuación para obtener más información sobre el sistema de inyección de aire:

Ventajas y desventajas de un sistema de inyección de aire

Ventajas:

A continuación se muestran los beneficios de un sistema de inyección de aire en sus diversas aplicaciones:

• Permite una mejor atomización y distribución del combustible.
• El BMEP es más alto que con otros tipos de sistemas de inyección porque la combustión es más completa.
• Permite el uso de combustibles menos costosos.

Desventajas:

A pesar de las buenas ventajas de un sistema de inyección de aire, aún existen algunas limitaciones. A continuación se presentan las desventajas de un sistema de inyección de aire en sus diversas aplicaciones:

• El funcionamiento del compresor requiere un mecanismo complejo.
• El peso del motor aumenta.
• Debido a que se necesita una parte de la potencia del motor para operar el compresor, el B.H.P. está disminuido.

Eso es todo por este artículo, donde se discuten la definición, los componentes, el diagrama, el principio de funcionamiento, las ventajas y desventajas de un sistema de inyección de aire secundario. Espero que aprendas mucho de la lectura, si es así, comparte amablemente con otros estudiantes. Gracias por leer, ¡nos vemos!