Diferencias inyección directa e indirecta

Una clara explicación de las diferencias de ambos sistemas

DIFERENCIAS ENTRE INYECCIÓN DIRECTA E INDIRECTA EN LOS DIESEL





Lo primero, los líquidos no arden (eso lo saben muy bien los bomberos), solo los vapores, esto hay que tenerlo presente

Los diesel se inventaron en inyección directa, es decir, el inyector inyectaba directamente a la cámara de combustión, esto genera que el gasoil tiene que entra, se calentase con el aire , vaporizarse, recombinase y luego ardiera por autoencendido , eso si; el fenómeno es digamos que generalizado, a diferencia del motor de ciclo otto que genera una explosión (un frente de llama que avanza).

Esta combustión generalizada produce un esfuerzo grande y repentino en el pistón semejante al picado en la gasolina, por lo que estos deben ser mas robustos.

Si se inventaron de inyección directa ¿por qué se ha puesto ahora de moda?.

Los motores de gasoil no eran aptos para montarse en vehículos , por el ruido ,vibraciones , y... lo mas primordial, su bajo régimen de giro, el gasoil tenía que hacer muchas cosas antes que arder, por lo que el limite de giro era relativamente muy bajo a duras penas superaba las 2000 rpm.

¿Cómo solucionar todos estos problemas?

Se invento la inyección indirecta. Esta no inyecta el gasoil en la misma cámara sino que se hace en una cámara anexa. Aquí existen varias soluciones (cámara de turbulencia, y precamara).

La precamara, es la solución adoptada por mercedes, es mas cara de fabricar, y ocupa mas volumen, suele ser cilíndrica comunicada con la principal por orificios.

La precamara , un invento de Ricardo comet, de ahí que se le suela conocer con este nombre, ha sido el mas utilizado por casi todos los fabricantes, consiste en una cámara anexa , labrada en la misma culata (de ahí que sea mas barato) comunicada con la principal por dos orificios, tiene forma de bolsita, y entrada tangencial, con idea de generar una turbulencia en los gases que en ella se generan, de esta forma el aire que entra en la fase de compresión, produce un torbellino, que a la hora de inyectar el gasoil lo vaporiza y quema parcialmente de forma muy rápida, arrastrando a la mezcla resultante a través de los orificios, a la cámara de combustión, ya sobre el pistón es aquí donde se produce la combustión de todo el gasoil, pero con unas condiciones de vaporización y temperatura mas adecuadas, esto hace que la combustión sea mas rápida , a la vez que mas suave al producirse en dos fases.

Así se solucionaron los problemas de “ruido”, parte de las vibraciones , y sobre todo se subió el régimen de giro, al acelerar el efecto de la combustión, se llego a regímenes de 5000 rpm.

Por lo tanto, cabe preguntarse:

¿Cómo se han hecho los motores de inyección directa actuales, que suenan menos, y gastan menos que los de indirecta?

Pues magia.

La diferencia de consumo, es fácil, siempre ha existido, ya que la cámara de turbulencia genera una mayor superficie en la cámara de combustión que provoca mayores perdidas térmicas, lo que se traduce en un mayor consumo.

¿y el ruido y la vibración, y el limite de giro?

La explicación es fácil, la presión de inyección en los diesel en general esta en el entorno de 170 Kg/cm2.

Para conseguir pulverizar el gasoil en el instante de la inyección, sin necesidad de esperar al contacto con el aire se usan inyectores de orificios, pero a una elevada presión del orden de 1400 kg/cm2

A mas presión mas rápido y mejor se pulveriza ,¿y qué hay de esas dos fases que generaban mayor rapidez en la combustión y mas suavidad?

Estas se generan por efecto de turbulencias en la cámara de combustión (por diseño de colectores y del propio pistón) . y... por una doble inyección, en la primera parte se inyecta del orden de una décima parte del combustible, calentando la cámara y posteriormente se inyecta el total, este es el secreto de tanto avance del diesel, de reducir el ruido, subir las vueltas, bajar vibraciones, (el consumo es intrínseco).

Los inyectores de la inyección directa son de orificios (normalmente cinco) dispuesto radicalmente, muy finos para una mejor pulverización, los que tienen Common Rail usan inyectores, accionados por solenoide, que deben soportar los 1400 Kg/cm2, esto era impensable hace pocos años de ahí que no se ha desarrollado hasta ahora.

Los que siguen tendiendo bomba radial la presión puede ser superior, ya que la bomba es mecánica, y esta llega hasta 1800 kg/cm2, no se sube mas porque se comprometería la fiabilidad de los tubos que deben llevarla hasta la cámara de combustión, (al menos a largo plazo).

Un dato curioso, BMW exige cada vez que se intervenga en la bomba cambiar los tubos hasta los inyectores.

La otra opción es el inyector bomba, donde la presión llega a mas de 2.000 kg/cm2, aquí no existe el limite de resistencia a la fatiga de los tubos, ya que la presión se genera en cada inyector accionado por el árbol de levas, la gestión electrónica solo controla una solenoide a la entrada de cada inyector a una presión de suministro inferior a 6 Kg/cm2.

Otra de las preguntas va por la gestión electrónica , salvo en los Comon Rail, donde si se gestiona cilindro a cilindro la alimentación, en las bombas radiales, la bomba genera una presión solo controlada por un muelle (o dos) dentro de cada inyector, como de cualquier bomba de gasoil, la diferencia radica en el regulador.

¿Qué es el regulador de una bomba de gasoil?

Eso da para casi otro tema, pero a grosso modo en un coche de gasoil, uno no actúa directamente sobre la bomba, sino que se hace sobre el regulador, el cual se encarga de pedir a la bomba mayor o menor cantidad de gasoil, se puede explicar, como que si uno le pide un número de vueltas, y es el regulador el que se encarga de hacer la gestión con la bomba.

Este (el regulador) suele ir junto a la misma bomba y salvo en las de disposición en línea, donde se separa físicamente (esta adosado a ella) en las radiales, se hace muy difícil de separar.

Bueno pues este es, él que en una bomba de gestión electrónica se lleva la parte electrónica, este se encarga de pedir la cantidad de gasoil que la bomba debe inyectar, cortar el suministro a altas vueltas, o cortar el suministro en retenciones, todo ello gestionado por un programa informático, y de ahí los famosos chips, que aumentan el caudal a aportar, consiguiendo mayores potencias en determinados regímenes.

La gestión electrónica no es patrimonio de los de inyección directa, aunque se ha extendido con ellos.

Básicamente, la diferencia entre un motor en inyección directa y en indirecta constructivamente son:

• La culata (sin precamara) los pistones en los de inyección directa llevan un labrado especial en los pistones, para generar turbulencias en la carrera de compresión.
  
• Los calentadores, que en los de inyección directa no son casi necesarios, precisamente por que las perdidas térmicas son menores y el arranque en mas fácil
  
• Los inyectores que son de orificios en los de inyección directa y de tobera de tetón en los indirecta
  
• La bomba que es, junto con los inyectores, da mucha mas presión.