Pros y contras de la inyección dual

En este post analizaremos las ventajas y las desventajas del sistema de inyección dual y estudiaremos los motivos por los cuales diversos fabricantes han implantado esta tecnología en sus motores.

En el transcurso de las dos últimas décadas, con el objetivo de mejorar las prestaciones y reducir las emisiones de sustancias contaminantes, la mayoría de fabricantes han equipado sus motores con sistemas de inyección directa de combustible.

La introducción del combustible en orientación geométrica definida, mejor pulverizado y con penetración variable en función de la presión, permite adaptar la distribución del mismo en el interior de los cilindros para lograr la máxima homogeneización de la mezcla en todo el rango de revoluciones. La presión de suministro variable y el mayor tiempo disponible para la dosificación permiten crear patrones de inyección adecuados a la carga del motor y retrasar al máximo el momento de la inyección, reduciendo con ello la tendencia a la detonación característica de los motores sobrealimentados.

El combustible, introducido directamente en la cámara de combustión, absorbe calor en su vaporización, refrigerando el aire, la culata y hasta la misma cabeza del pistón, permitiendo trabajar con presiones de soplado más altas, incluso de forma sostenida. El aumento del par motor y la potencia son indiscutibles en estas circunstancias. Mejorando el rendimiento, se diseñan motores de menor cilindrada, que por naturaleza resultan más eficientes y producen menos CO₂ que sus antecesores.

Sobre el papel las ventajas son obvias, sin embargo, son varios los motores que han experimentado un problema que nunca se dio con los sistemas de inyección indirecta. Con la acumulación de kilómetros, y de forma más acusada bajo determinadas condiciones de utilización del vehículo, la acumulación de suciedad y carbonillas en las válvulas y conductos de admisión es evidente, provocando problemas de rendimiento por obstrucción e incluso de falta de estanqueidad y dificultad de arranque en caliente.

La acumulación de depósitos es particularmente acusada en vehículos que realizan trayectos cortos o intermitentes a baja carga, o lo que es lo mismo, circulación en ciudad. La integración de los sistemas Start&Stop resta más que sumar en estos casos.

Decantación de agua en filtro de combustible

En los depósitos de combustible de los vehículos diésel, la condensación del aire o la baja calidad del combustible hace que el agua se mezcle con el combustible contaminándolo. Tener agua en el diésel puede provocar diversos problemas como puede ser óxido, corrosión, abrasión o incapacidad de poner en marcha el motor.

En los motores gasolina, la condensación de agua es mas difícil porque los propios vapores de la gasolina, desplazan el aire hacia el exterior y evitan que el agua se mezcle con el combustible.

Para evitar que el agua llegue al sistema de inyección, los fabricantes montan un decantador de agua en el filtro de combustible. Su funcionamiento es sencillo, en material filtrante tiene características hidrófugas, de manera que permite el paso de diésel a través de el y las partículas y el agua se quedan en el filtro. El agua pesa más que el diésel y se deposita en la parte más baja del filtro de combustible.

Los filtros con decantador de agua disponen de un grifo en la parte inferior para poder drenar el agua que hay en el filtro. Algunos modelos incluso incorporan un sensor que avisa al conductor en el cuadro de instrumentos de la presencia de agua en el filtro para que lo drene, en caso contrario se recomienda drenar periódicamente para quitar el agua.

Para drenar agua del filtro de combustible diésel, primero hay que abrir la válvula de ventilación que se encuentra en la parte superior de la carcasa del filtro. Si no dispone de la válvula, aflojar o quitar uno de los tubos de combustible superiores de la carcasa del filtro. Poner un vaso o recipiente en la parte inferior del filtro para recoger el agua y aflojar el grifo para dejar salir el agua. Dejar que el filtro se vacíe hasta que fluya diésel limpio, después cerrar el grifo y montar la tubería o cerrar la válvula de ventilación.

El regulador de presión

Los motores de inyección indirecta de gasolina van equipados con un regulador de presión en el sistema de inyección, su función es la de mantener la presión constante de combustible, de este modo la cantidad de combustible inyectado varía en función del tiempo que esté abierto el inyector. Lo habitual es que el regulador de presión esté incorporado en la rampa de inyección, pero cabe la posibilidad de encontrarlo en cualquier punto del circuito de alimentación de combustible.

Filtro de combustible de la marca MANN, con regulador de presión incorporado.

El regulador de presión internamente está construido por una membrana, una válvula y un muelle, si la presión de combustible sobrepasa el tarado del muelle, la válvula que incorpora se abre y retorna el combustible al depósito. También existe la posibilidad de que el regulador de presión se accione mediante una electroválvula con un sensor incorporado.

Partes de un regulador de presión.

Sistema de arranque instantáneo ISS de Beru

Esta vez hablaremos sobre la tecnología del sistema de encendido instantáneo ISS del fabricante Beru. Con esta innovación, se ha logrado que cada vez más vehículos con motor diésel arranquen más rápido, equiparándose al tiempo de puesta en marcha de las versiones de vehículo con motor de gasolina.

El ISS consta de bujías de incandescencia de potencia optimizada y un mecanismo electrónico de control para proporcionar un arranque en frío veloz y seguro del motor, incluso con temperaturas exteriores extremadamente bajas; cuanto más corto sea el tiempo empleado para el arranque del motor diésel y mayor estabilidad de funcionamiento y fluidez del sistema, menor será el nivel de emisión de sustancias nocivas por el tubo de escape, cuestión muy importante por las cada vez más restrictivas normas anti polución.

Concepto del sistema

La unidad electrónica de control para calentadores emplea unos semiconductores de potencia como conmutadores que sustituyen a los relés electromagnéticos anteriormente utilizados. Los calentadores optimizados consiguen un tiempo de calentamiento reducido de tan solo dos segundos como máximo, en comparación con los cinco segundos requeridos en el arranque de un vehículo con bujías estándar. Así, los calentadores alcanzan en un máximo de dos segundos una temperatura de 1.000 °C, incluso con temperaturas externas de -30 °C, mientras que, con temperaturas de -10 °C o superiores, el precalentamiento dura menos de un segundo. Si la temperatura se encuentra por encima de 0 °C ya no es necesario el precalentamiento y el sistema únicamente es utilizado para post calentamiento, asegurando un funcionamiento adecuado del motor sin tirones y con régimen de ralentí estable.

Es reseñable el descenso en el consumo de energía que los calentadores del sistema ISS presentan tanto en fase de calentamiento como en fase de régimen constante. En las nuevas bujías se ha disminuido el número de bobinados, mientras que también se ha reducido prácticamente a un tercio la zona de incandescencia respecto a los calentadores convencionales autorregulados. Por poner un ejemplo, en los motores de inyección directa, la parte de varilla de calefacción que sobresale es la que corresponde a la cámara de combustión.

Inyección dual

En busca de un mayor rendimiento volumétrico y menor consumo de combustible se ha desarrollado e implementado ampliamente la inyección directa de gasolina en las mecánicas actuales, relegando a un segundo puesto a la inyección indirecta tan empleada anteriormente. 

Pese a la sustitución de la inyección indirecta, esta dispone de una ventaja frente a la inyección directa que se trata de la capacidad de homogeneizar la mezcla de aire y combustible. Esta mayor capacidad viene propiciada al disponerse de mucho más tiempo desde que se realiza la inyección hasta que salta la chispa, permitiendo que el combustible se atomice y se disperse mejor por toda la cámara de combustión.

Por el contrario, la peor homogenización del combustible en la inyección directa provoca la indeseable generación de partículas que supone un handicap debido a la cada vez mayor restricción en cuanto a las emisiones permitidas. Estas limitaciones fomentan el desarrollo e implementación de nuevos propulsores, sistemas auxiliares de motor y sistemas de postratamiento de los gases de escape, provocando el avance tecnológico de los motores térmicos. 
En algunas mecánicas deportivas o de cilindradas elevadas, fabricantes como Toyota o Audi han optado por una solución para mejorar la formación de la mezcla y la posterior combustión en todo el rango operativo del motor que consiste en la unión de la inyección directa e indirecta: la inyección dual.

Vista del sistema de inyección dual de gasolina (izquierda) y patrón de pulverizado del inyector de inyección directa (derecha)

Además de la introducción de ambos sistemas de inyección, con el objetivo de disponer de una mejor mezcla del aire y el combustible a altas cargas de motor se ha modificado el conducto de admisión para favorecer el flujo de aire, disponiendo de una menor generación de turbulencias en comparación con los sistemas de inyección directa convencionales. Junto con esta modificación del colector, tanto el diseño de la cabeza del pistón como el patrón de pulverizado del inyector de inyección directa se han visto afectados.

Como se ha visto durante el curso, las turbulencias eran imprescindibles para obtener una correcta mezcla durante bajas cargas de motor y especialmente para conseguir llevar a cabo el funcionamiento del motor en el modo estratificado, aunque estos beneficios no pueden mantenerse a altas cargas y revoluciones de motor debido a que las propias turbulencias dificultan el flujo de aire en regímenes elevados. 
Por el contrario, los cambios efectuados junto con esta inyección dual están específicamente diseñados para mejorar el flujo de aire en altas cargas en detrimento del funcionamiento a bajas. Sin embargo, la introducción de la inyección indirecta es capaz de solventar este problema, dando lugar a la siguiente estrategia de funcionamiento:

Esta estrategia de inyección puede tener pequeñas variaciones según el fabricante y gestión utilizadas, tratándose la siguiente explicación de un funcionamiento genérico del sistema.

Vehículos diésel híbrido a gas

 Los combustibles GLP GNC y GNL también se pueden usar en los vehículos con motor diésel pero no se puede utilizar por completo, se usa como un complemento para mejorar la combustión del gasóleo. Este sistema dual se realiza así porque los motores diésel carecen de bujías para inflamar el gas y utilizan la combustión de una pequeña proporción de diésel para inflamar el gas.

Funcionamiento GNL inyección indirecta

El gas natural licuado GNL es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma líquida. Está compuesto principalmente por metano (CH₄), pero a diferencia del GNC, este transportado en estado líquido a presión atmosférica y a -162 °C. Para mantener el gas en estado líquido y a esas temperaturas criogénicas, cada depósito, se compone de dos recipientes concéntricos. El recipiente interior es de acero inoxidable y el exterior de acero al carbono. En la cámara intermedia destinada al aislamiento térmico, se realiza un vacío elevado y está rellena de perlita en polvo.

Este tipo de combustible se utiliza generalmente en motores estacionarios en grandes plantas industriales, ya que contaminan menos que un motor diésel y el precio del gas es relativamente bajo. Hoy en día este tipo de tecnología solo está disponible para vehículos industriales como cabinas tractoras y camiones.

El GNL se puede utilizar tanto para motor otto de explosión como para motor diésel. En el caso de los motores diésel, se realiza una inyección dual teniendo que utilizar ambos combustibles para el funcionamiento. En un motor de explosión por chispa tipo gasolina, el motor puede funcionar únicamente con GNL. En ambos motores la inyección se realiza de forma gaseosa, es decir en GNC.

Motor diésel con inyección indirecta de gas a baja presión

Este sistema inyecta el gas de la misma manera que un vehículo equipado con GNC e inyección indirecta de gas, pero con la diferencia de tener que vaporizar el GNL que se encuentra en estado líquido dentro del depósito.

El GNL en estado líquido y a -162 ºC y a 15 bar aproximadamente en el depósito se dirige hacia un intercambiador de calor mediante el refrigerante del motor que eleva la temperatura y vaporiza el GNL. Al vaporizarse el GNL se convierte en GNC a una presión aproximada de 20 bar. Posteriormente se dirige a un regulador de presión para reducir la presión a unos 10 bar. Por último se filtra el gas para eliminar impurezas y se hace pasar por un segundo regulador para alcanzar una presión final que ronda los 6 - 9 bar.

Posteriormente se inyecta en el colector de admisión y se hace combustionar con la inyección diésel. Esta combustión dual permite reducir la cantidad de diésel a inyectar y tener combustiones que reducen los gases contaminantes.

Funcionamiento GNL inyección directa

 Este sistema de inyección inyecta directamente el gas en el cilindro del motor. Para realizarlo de este modo existen dos maneras de realizarlo:

• A alta presión
• A baja-media presión

Motor diésel con inyección directa de gas a alta presión

Este sistema inyecta el gas directamente y a alta presión. Para ello utiliza un inyector modificado que permite inyectar diésel y gas a la vez pero por conductos separados.

Para ello, el inyección en estado líquido y a -162 ºC y a 15 bar de presión se hace pasar por una bomba de alta presión que dispone de calefacción por el líquido refrigerante. La bomba eleva la presión del GNL hasta los 345 bar y gracias al aumento de presión y la calefacción se transforma a estado gaseoso.

Después el GNC a alta presión se almacena en un acumulador. A continuación se filtra para eliminar posibles impurezas y se dirige hacia un módulo acondicionador donde se rebaja la presión entre 250-300 bar.

Posteriormente se dirige a un módulo de acondicionamiento y después a los inyectores donde se inyecta por el inyector en la cámara de combustión junto con una pequeña cantidad de diésel para realizar la combustión.

Funcionamiento GNC

El funcionamiento del GNC es similar al del GLP en fase gaseosa ya que este también se inyecta en el colector de admisión, por lo tanto es inyección indirecta. Tiene las diferencias de trabajar a diferentes presiones tanto en el almacenamiento como en su inyección. Al igual que otros sistemas, dispone de sensores y actuadores que son gestionados por una unidad de control independiente o la misma que gestiona la gasolina en el caso de los vehículos que vienen con el sistema GNC de fábrica.

A diferencia del GLP, el GNC puede poner en marcha el motor en frío, a excepción de los siguientes casos:

• Fallos en el sistema: en caso de fallo de algún componente o detección de fugas la unidad de control puede cortar la alimentación a gas y continuar con gasolina.
• Temperatura del refrigerante inferior a -10 ºC: Las agujas de los inyectores de gas pueden quedar pegados a estas temperaturas. Por ello la UCE pone en marcha el motor a gasolina mientras aplica corriente eléctrica al bobinado de los inyectores para calentarlos.
• Después de repostar GNC: la UCE debe precisar la calidad y cantidad de GNC de los depósitos y puede tardar un par de minutos, momento donde la gasolina hace funcionar el motor.

El sistema GNC no suele disponer de un pulsador de selección de combustible para elegir el tipo de combustible y al igual que otros sistemas de gas, el motor tiene componentes modificados o se deben usar aditivos especiales. El circuito de alimentación de gas natural se divide en dos tramos, en función de la presión: tramo de alta presión y tramo de baja presión.

Alta presión

El gas natural se almacena en los depósitos en estado gaseoso y a una presión de 200 bar aproximadamente. Cada depósito tiene una electroválvula de cierre que permite o cierra el paso del gas desde los depósitos a las canalizaciones. Estas electroválvulas se abren eléctricamente cuando se pretende poner en marcha el motor. Al abrirlas, el gas se dirige hacia el regulador de presión por las canalizaciones a la misma presión que en el depósito.

Los fallos más comunes en la unidad de motor modelo Bosch EDC16C34

Hoy hablaremos de la unidad de motor Bosch EDC16C34. Este modelo en concreto pertenece a vehículos del Grupo PSA (Citroën, Peugeot, Opel…) con sistema de inyección Diesel Common Rail, comprendidos entre los años 2004 - 2011.

Entre los vehículos afectados encontramos los siguientes:

• PEUGEOT 308 4A, 4C año 2008
• CITROËN XSARA PICASSO (N68) año 2006
• PEUGEOT 307 SW (3H) año 2007
• CITROËN C3 I (FC_, FN_) año 2004
• CITROËN C4 I (LC_) año 2010
• PEUGEOT PARTNER (5F) año 2007
• CITROËN C5 III (RD_) año 2009

Y a continuación, los síntomas y códigos de avería más comunes:

• P2148 Control inyectores; cortocircuito a masa, cortocircuito a positivo, circuito abierto o disfunción del actuador.
• P1366 Error de funcionamiento del circuito del inyector - Cilindro 1.
• P1367 Error de funcionamiento del circuito del inyector - Cilindro 2.
• P1368 Error de funcionamiento del circuito del inyector - Cilindro 3.
• P1369 Error de funcionamiento del circuito del inyector - Cilindro 4.
• No arranca, no inyecta

Como veis, todos ellos están relacionados con el sistema de inyección del vehículo, y es que la unidad de motor Bosch EDC16C34 contiene un circuito electrónico que controla los inyectores.

Este circuito está integrado por una serie de componentes electrónicos gestionados por una CPU y un Software específico. Por lo tanto, si alguna de estas partes se estropea, el sistema de inyección del vehículo queda inhabilitado, generando códigos de avería como los mencionados.

Antes de reparar la unidad, debemos intentar localizar la avería conectando la centralita a un banco de simulación. De este modo, podemos comprobar el estado del sistema de inyección y determinar el tipo de avería.

Evolución del sistema de encendido.

El sistema de encendido es uno de los sistemas del motor que más ha evolucionado durante su uso. Se ha conseguido una mejora del rendimiento, consiguiendo una mejor calidad de combustión, mucho más precisa y flexible a la hora del salto de chispa. Atrás quedo la combinación de una bobina junto al distribuidor mecánico de los vehículos de los años 60/70, para acabar funcionando en la actualidad cada bobina de forma independiente, siendo estas gestionadas por la unidad de control del motor.

>En esta foto podemos ver dos bobinas diferentes del fabricante Beru

Los sistemas de encendido se pueden clasificar de diferentes modos, por su construcción o por su funcionamiento:

• El mecanismo de control de carga y descarga de energía del sistema. Sistemas de ruptor mecánico (platinos) o por mando de corriente de carga electrónico.
• La regulación del avance de encendido. Sistemas de control mecánico / neumático o programados.
• La distribución de la corriente de encendido. Sistemas con distribución mecánica de la alta tensión o de distribución estática realizada electrónicamente. Entre los estáticos existen los de chispa doble (chispa perdida) y los de bobinas independientes para cada cilindro.
• La ejecución eléctrica y de trabajo, como sistema independiente o como parte integrante del sistema de gestión del motor.

Tipos de sistemas de encendido

Encendido mecánico: A día de hoy este sistema está obsoleto, no obstante aún existen algunos vehículos que circulan con él. El encendido mecánico, permite obtener unas 20.000 chispas por minuto. 

>Diagrama de funcionamiento del encendido mecánico

El funcionamiento sería el siguiente: A partir de la energía de la batería, una vez accionada la llave para el arranque del vehículo, se envía la tensión hacia la bobina, la cual por inducción se consigue una tensión elevada. Esta tensión mediante un cable de alta tensión llega al distribuidor y este lo reparte a las diferentes bujías.

El motor rotativo como extensor de rango

Seguramente ya has oído hablar sobre el motor Wankel, un motor único que emplea rotores en vez de pistones para completar el ciclo Otto en un movimiento puramente rotativo y que se puso de moda en los años 90. Este motor fue comercializado principalmente por Mazda y era reconocido por su amplio rango de revoluciones (como un motor de competición), además de su suavidad y compactas dimensiones.

>Disposición del motor rotativo en el Mazda Rx-7 FD

Sin embargo, no todo son ventajas: requiere de un trato delicado para no comprometer su fiabilidad, un alto consumo de combustible y elevadas emisiones. Debido a estas dos últimas razones, el motor rotativo dejó de comercializarse a finales de 2012, pues la inversión necesaria para conseguir superar las normas anticontaminación era muy superior a los beneficios obtenidos.

No obstante, Mazda se ha centrado en su menor tamaño y peso, así como la elevada potencia específica del motor (más de 170 CV por litro de cilindrada) para traerlo de vuelta en 2020, aunque ahora con un propósito distinto: como extensor de rango. En dicha configuración, el motor rotativo tiene la única finalidad de cargar la batería de alta tensión, encargada a su vez de alimentar al motor eléctrico que impulsa a las ruedas.

>Disposición del motor rotativo como extensor de rango (vista inferior)

Desmontaje y montaje de los inyectores de alta presión de gasolina HDEV

En los vehículos equipados con motores de inyección directa de gasolina, los inyectores de combustible disponen de unas características especiales debido a que sus condiciones de trabajo y desempeño son mayores que las de un inyector de inyección indirecta.

Entre estas condiciones, el inyector debe ser capaz de soportar y mantener hermética la presión de la cámara de combustión durante el funcionamiento del motor. Además, el circuito de combustible debe mantenerse estanco incluso con presiones de trabajo de hasta 200 bar en algunos casos, siendo uno de los puntos más críticos del circuito la unión entre la rampa de inyección y el inyector.

Por ello, cualquier operación a realizar que suponga el desmontaje de los inyectores implica la necesidad de sustituir los siguientes elementos: el anillo fijador (1), la junta tórica (2), una arandela de apoyo (3) y la junta de teflón para la cámara de combustión (4). Estos elementos pueden ser adquiridos en un kit de servicio.

Además de estos repuestos, a este tipo de inyectores se encuentran asociados diferentes kits de útiles específicos con el objetivo de facilitar la extracción de los inyectores así como colocar y calibrar la junta de teflón de la cámara de combustión.

Para la correcta manipulación de este tipo de inyectores, antes de proceder al desmontaje y montaje de los mismos es necesario tener en cuenta las siguientes precauciones:

• Tanto la extracción como el montaje de los inyectores debe hacerse con el motor en frío.

• El circuito de combustible de alta presión debe encontrarse despresurizado antes de proceder al desmontaje de cualquier elemento del mismo.

• No pueden utilizarse herramientas de impacto directamente sobre los inyectores en el proceso de desmontaje o montaje. Para la extracción de inyectores clavados así como el posterior montaje de estos existen los útiles específicos mencionados anteriormente.

Averías comunes en bujías de incandescencia BERU

Averías comunes en las bujías de incandescencias 

En situaciones de clima de cálido, los motores diésel arrancan aunque uno de los calentadores no funcione correctamente. Sin embargo, aun cuando el arranque se produzca la mayoría de las veces con una emisión elevada de emisiones nocivas y se puedan oír golpeteos, el conductor no percibe conscientemente estos signos o no sabe cómo interpretarlos. En cambio, cuando el tiempo es frío y húmedo y ocurre la primera helada nocturna, se puede llevar una ingrata sorpresa al no arrancar el motor. A continuación, se muestran los daños típicos y se listan sus posibles causas.

Extremo calefactor con pliegues y abolladuras

Interrupción de la bobina debido a:

Causa: Funcionamiento con una tensión excesivamente alta, por ejemplo, debido a un dispositivo auxiliar de arranque.
Solución: Arranque con pinzas solo con la tensión de la fuente de alimentación de a bordo.

Causa: Fuente de alimentación demasiado prolongada por un relé atascado.
Solución: Compruebe el sistema de incandescencia previa y cambie el relé temporizador de incandescencia.

Causa: Incandescencia posterior inadmisible estando el motor en marcha.
Solución: Compruebe el sistema de incandescencia previa y cambie el relé temporizador de incandescencia.

Causa: Uso de un calentador que no admite incandescencia posterior.
Solución: Monte calentadores con incandescencia posterior.

Extremo calefactor fundido, requemado o partido

Sobrecalentamiento del extremo calefactor debido a:

Causa: Inicio prematuro de la inyección.
Solución: Compruebe el sistema de inyección y ajuste con precisión el punto de inyección.

Causa: Toberas de inyección carbonizadas o desgastadas.
Solución: Limpie o cambie las toberas de inyección.

Causa: Daños en el motor, por ejemplo, por pistón gripado o rotura de válvulas.
Solución: Compruebe la calidad del chorro.

Causa: Toberas que gotean.
Solución: Revise o cambie la tobera de inyección.

Causa: Segmentos de pistón bloqueados.
Solución: Asegúrese de que los segmentos del pistón se pueden mover libremente.

Extremo calefactor dañado

Sobrecalentamiento del extremo calefactor debido a:

Causa: Inicio prematuro de la inyección. Se sobrecalienta la varilla y la bobina de calentamiento; la bobina de calentamiento se vuelve quebradiza y se rompe.
Solución: Compruebe el sistema de inyección y ajuste con precisión el punto de inyección.

Causa: Paso anular entre la carcasa del calentador y la varilla de calentamiento cerrado; como consecuencia, la varilla de calentamiento desprende demasiado calor.
Solución: Al enroscar un calentador, respete siempre los pares de apriete indicados por el constructor.

Perno de conexión rasgado o hexágono de apriete dañado

Sobrecalentamiento del extremo calefactor debido a:

Causa: Rotura del perno de conexión: la tuerca de conexión a la corriente se ha apretado con un par demasiado elevado.
Solución: Apriete la tuerca de conexión a la corriente con la llave dinamométrica. Respete en todo momento el par de apriete especificado. No lubrique ni engrase la rosca.

Causa: Hexagono de apriete dañado: uso de una herramienta incorrecta; la bujía está deformada y produce un cortocircuito de la carcasa con la tuerca cilíndrica.
Solución: Apriete el calentador con la llave de tubo adecuada. Para ello, respete con precisión el par de apriete especificado (lo puede consultar en las especificaciones del constructor del vehículo). No lubrique ni engrase la rosca.

El fabricante de componentes de encendido y bujías de incandescencia BERU, que lleva en el mercado de la automoción más de 100 años de experiencia, dispone de una amplia gama de productos para cubrir el parque automovilístico. Para más información.

Tipos de bujías según la disposición y material de fabricación de los electrodos de la bujía

Los electrodos pueden sobresalir más o menos del cuerpo de la bujía en función de la disposición y la forma de las cámaras de combustión. Tener los electrodos más alejados supone que la combustión se genere en el centro de la cámara de combustión, mejorando la inflamación, aunque no siempre es posible debido al diseño del motor.

Tanto la disposición como la forma y material empleado en la fabricación de los electrodos de las bujías tienen especial relevancia a la hora de proporcionar una chispa de calidad. Conscientes de ello, los fabricantes han desarrollado bujías con características especiales, algunas de las cuales son las siguientes:

Bujías multielectrodo

Estas bujías pueden disponer de hasta cuatro electrodos de masa al objeto de facilitar la ignición de la mezcla combustible. Que dispongan de cuatro electrodos de masa no significa que cada vez que se produce una chista ésta salte en los cuatro electrodos de forma simultánea. La chispa solo saltará a través de uno de ellos y siempre lo hará a través del que ofrezca menor resistencia. Esto supone una ventaja significativa respecto a la bujía con un sólo electrodo pues su desgaste es mucho menor y por lo tanto también su duración. 

Bujías de descarga semisuperficial

Disponen de un mínimo de dos electrodos de masa, colocados lateralmente, con la punta achaflanada. Si el aislador está limpio, la chispa salta de la punta del electrodo central al extremo superior puntiagudo de uno de los electrodos de masa.

Si el aislador está tiznado, la chispa se desliza por la punta del aislador y salta en el extremo inferior del electrodo de masa. Para ello deberá superar una resistencia más pequeña que para volver a deslizarse en el aislador. En este proceso no sólo se quema la mezcla de aire y combustible, sino que con cada chispa también se limpia la carbonilla de la punta del aislador. Una vez finalizado el proceso, se vuelve al salto normal de chispas desde el electrodo central.

Bujías de iridio

Las bujías de iridio representan en la actualidad la solución técnica de mayor calidad. Tienen una punta de aleación de iridio en el electrodo central. El iridio es uno de los metales más duros del mundo, se funde a 2.450 ºC y es muy resistente a la erosión por chispas. Este material permite duplicar la vida útil de las bujías estándar.

Por otra parte, el metal precioso permite que el electrodo central sea considerablemente más fino (0,6 mm de grosor), reduciéndose notablemente la necesidad de tensión de encendido y contribuyendo a mejorar la distribución del frente de la llama en la cámara de combustión.

Bujías de platino

En estas bujías, una plaquita de platino situada en el electrodo central garantiza un rendimiento constante de las bujías a lo largo de toda su vida útil, e incluso en condiciones difíciles. Esta bujía necesita poca tensión de encendido gracias al escaso grosor del electrodo central, descarga las bobinas y garantiza una óptima combustión hasta en las partes exteriores de la cámara de combustión.

Bujía con corte en "V" en el electrodo central

En el centro del electrodo central de la bujía, encontramos una ranura en V. Debido a ello, la chispa salta desde los extremos del electrodo central consiguiendo una mejor combustión de la mezcla aire/combustible. El resultado es mejor que la chispa que se produce entre los dos electrodos de una bujía convencional. Además, se requiere un menor voltaje para la ignición, por lo que se produce una mejor combustión.

Bujía resistiva

La sofisticación de los vehículos, con la introducción de tableros digitales, sistemas de encendido electrónico, inyección electrónica de combustible, sistemas de frenos ABS, hace necesaria la utilización de supresores para atenuar la interferencia por radiofrecuencia que perjudica el funcionamiento de los aparatos electrónicos. En los motores de gasolina dichas interferencias son generadas, en su mayor parte, por el sistema de encendido.

Para atenuar las interferencias generadas por el sistema de encendido del motor se instalan las bujías resistivas así como cables de encendido supresivos (o resistivos). La bujía resistiva no presenta diferencias externas respecto a la bujía convencional. Esta bujía contiene un resistor de unos 5KΩ insertado en el electrodo central, que atenúa la interferencia por radiofrecuencia y prolongando la vida útil de los electrodos debido a la reducción del pico de corriente capacitiva. 

De todo lo expuesto anteriormente se deduce que, al realizar la sustitución de las bujías, es de vital importancia elegir adecuadamente las que corresponden al motor, ciñéndonos a las que promulga el fabricante o bujías equivalentes según catálogos, pues de lo contrario pueden derivarse consumos excesivos de combustible, funcionamiento irregular del motor, así como graves daños en éste.

Regeneración de un filtro de partículas de un gasolina (OPF)

Los motores de inyección directa de gasolina únicamente generan partículas poco después del arranque en frío, raramente necesitan una regeneración. El periodo y la frecuencia de las regeneraciones dependen del estado de las cargas (sensor de presión de escape) y las condiciones de regeneración del filtro.

Existen tres tipos de regeneración:

• La regeneración pasiva
• La regeneración activa
• La regeneración forzada

Para determinar el nivel de tapado de hollín del filtro de partículas se utiliza un modelo de cargas, con la información suministrada por el sensor de presión de escape situado en la culata lado escape o también por un modelo matemático incorporado en la unidad de control de motor. Se toma como base la temperatura de aire aspirado, la del refrigerante del motor, el régimen de revoluciones y la carga del motor, la unidad de control verifica las variaciones de cargas del filtro de partículas.

Regeneración pasiva (hasta el 15% de saturación)

Este tipo de regeneración ocurre durante la marcha sin que la unidad de control decida participar en el proceso.

Esta situación se da cuando el recorrido dura lo suficiente tiempo para que el filtro de partículas llegue a una temperatura de aprox. 600ºC. Para efectuar la regeneración se necesita oxígeno por lo que se alimenta principalmente en procesos de corte en deceleración. Con este oxígeno adicional se realiza la combustión de las partículas transformándose en dióxido de carbono (CO₂).

Historia del motor diésel – Parte II

En el post anterior explicamos el origen y la vida del inventor del motor diésel. Recordemos que dicho motor comenzó a utilizarse en motores estacionarios y navales pero era inviable en vehículos de turismo debido a su tamaño, peso y lento régimen de giro.

Cuando parecía que la aplicación de estos motores estaba sentenciada, llegó la inesperada y misteriosa muerte de Rudolf Diesel en 1913. A partir de entonces su invención comenzó a ganar popularidad y, con ello, se propició su desarrollo. Sin embargo, el uso de estos motores en vehículos de turismo siguió sin ser factible por una decena de años.

La solución a dicho problema llegó en 1922 a manos de otro gran nombre: el técnico alemán Robert Bosch. Este aprovechó la evolución de las tecnologías de producción y sus elevados conocimientos sobre las bombas de aceite para crear un sistema de inyección de combustible para motores diésel.

Robert Bosch

Este sistema proporcionaba la miniaturización y el régimen para su aplicación en automóviles. Tras diferentes ensayos, la bomba de inyección definitiva saldría de la cadena de producción en 1927 y se utilizaría de forma masiva en el sector agrario.

Sistema ACCT

La contaminación ambiental es un tema que alcanza cada vez más repercusión debido a los problemas que supone, especialmente en los grandes núcleos urbanos donde el gran volumen de vehículos proporciona niveles de emisiones demasiado elevados. Un buen ejemplo de ello es que en muchas ciudades de diferentes países se está comenzando a regular la circulación de vehículos según su emisión, pudiendo restringir a aquellos que más contaminan. Pese a que los fabricantes de automóviles emplean grandes recursos en desarrollar motores menos contaminantes y diseñar e implementar sistemas que consigan “limpiar” los gases de escape, todavía no se dispone de una solución efectiva que permita eliminar por completo las emisiones contaminantes, aunque puede que esa solución llegue en poco tiempo.

De los distintos elementos que componen los gases de escape, el óxido de nitrógeno (NO_x) es el elemento más nocivo para el ser humano y el causante de problemas respiratorios, siendo producido por el funcionamiento del motor con mezclas muy pobres (poco combustible) y por las altas temperaturas a las que se lleva a cabo la combustión. Aunque la emisión de estos gases se relaciona en mayor medida con el uso de motorizaciones diésel, el reciente empleo de la inyección directa en motores gasolina está encontrándose con el mismo problema.

Por ello, los vehículos diésel actuales ya emplean sistemas de reducción selectiva (SCR) que, mediante el empleo de agente reductor AdBlue, se provoca una reacción química en el catalizador SCR para conseguir que los NOx se transformen en nitrógeno (N₂) y agua (H₂O). 

Aunque este sistema funciona y consigue reducir drásticamente las emisiones de NOx, el problema que presenta reside en la necesidad de disponer de una elevada temperatura de funcionamiento del catalizador, no alcanzándose en trayectos cortos o en aquellos en los que se realizan continuas paradas, suponiendo una gran emisión contaminante durante el funcionamiento en frío del vehículo.

Desde la universidad de Loughborough (Reino Unido), un equipo de investigación ha creado un sistema que podría suponer la eliminación de este hándicap. Este nuevo sistema desarrollado, denominado ACCT de sus siglas en inglés Ammonia Creation and Conversion Technology, funciona basándose en los sistemas SCR e integrándose a estos, permitiendo la eliminación de NOx a bajas temperaturas.

Para ello, se emplea una cámara dedicada en la línea de escape donde se descompone el AdBlue en una nueva solución que será almacenada. Durante el funcionamiento en frío, es esta solución la que se emplea en lugar de inyectarse AdBlue en el escape, provocando las reacciones químicas en el catalizador necesarias para la correcta disolución de los NO_x.

Debido al cada vez mayor empleo de vehículos híbridos y eléctricos, a medio y largo plazo este sistema podría no tener una gran repercusión en turismos aunque sí para vehículos pesados, donde las necesidades de los transportistas y grandes flotas requieren el empleo de motores diésel, siendo un sistema ideal para disminuir la emisión contaminante de camiones y autobuses.

Regulación de la combustión controlada por la presión de cilindros

Para tener una combustión más efectiva y así reducir los gases contaminantes en algunas motorizaciones diesel Euo 6, algunos motores, entre ellos los nueva generación del grupo VAG, un calentador con un captador de presión de combustión incorporado, concretamente en el tercer cilindro.

La gestión del motor tiene en cuenta la evolución de la presión interna del cilindro durante la combustión.

El sensor que manda esta información forma parte dela bujía de precalentamiento del tercer cilindro y este tipo de gestión es capaz de ajustar el momento de inyección, consecuentemente la evolución de la presión durante la combustión según los gases de escape recirculados, la calidad del combustible y el desgaste del motor durante su vida útil.

El software de la UCE de la inyección calcula la evolución de la combustión en función de la señal de régimen del motor y del sensor de presión del calentador. Así y partiendo de unos mapas teóricos se calculan las divergencias de funcionamiento y se calculan nuevos valores para la corrección de la inyección y la duración de la excitación del inyector.

Este sistema de regulación aporta las siguientes ventajas:

• Precisión en la regulación del momento y la cantidad dela inyección.
• Adaptación de la inyección al desgaste mecánico del motor en su vida útil.
• Funcionamiento suave y estable del motor en todos los cilindros.
• Adaptación de la inyección según gases recirculados y a diferentes calidades de combustible.
• Funcionamiento óptimo del motor en caso de regulaciones de inyección para la regeneración del FAP y del catalizador-acumulador de NOx.

Funcionamiento

El principio de funcionamiento del sensor se basa enuna varilla calefactora de movimiento axial que transmite la presión del cilindro a una membrana de medición. Dicha membrana se compone de franjas extensoméricas  variando su resistencia eléctrica en función de su deformación.

Según el valor de la resistencia de su deformación, una electrónica de análisis integrada calcula la señal analógica de tensión en relación a la presión medida del cilindro, dicha señal es transmitida a la UCE de la inyección.

Utilidad de la señal

La UCE de la inyección utiliza la señal del sensor de presión de la cámara de combustión para el cálculo del valor de corrección de la inyección. En caso de ausencia de esta señal el motor se puede comportar de manera inestable.