Sistema de alimentación de combustible. Sistemas de inyección, descripción y principio de funcionamiento

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificación: 2024-02-19 14:12

El sistema de suministro de combustible es necesario para el suministro de combustible desde el tanque de gasolina, su posterior filtración, así como la formación de una mezcla de oxígeno y combustible con su transferencia a los cilindros del motor. Actualmente, existen varios tipos de sistemas de combustible. El más común en el siglo XX era el carburador, pero hoy en día el sistema de inyección es cada vez más popular. También había un tercero: inyección única, que era bueno solo porque permitía reducir ligeramente el consumo de combustible. Echemos un vistazo más de cerca al sistema de inyección y comprendamos su principio de funcionamiento.

Disposiciones generales

La mayoría de los sistemas de combustible de motores modernos son similares. La diferencia solo puede estar en la etapa de mezcla. El sistema de combustible incluye los siguientes componentes:

1. El tanque de combustible es un producto compacto que cuenta con una bomba y un filtro para la limpieza de partículas mecánicas. El objetivo principal es el almacenamiento de combustible.
2. Las líneas de combustible forman un complejo de mangueras y tubos para mover el combustible desde el tanque hasta el sistema de mezcla.
3. Dispositivoformación de mezclas. En nuestro caso, hablaremos del inyector. Esta unidad está diseñada para obtener una emulsión (mezcla aire-combustible) y suministrarla a los cilindros a tiempo con el motor.
4. Unidad de control del sistema de formación de mezcla. Se instala solo en motores de inyección, lo que se debe a la necesidad de controlar sensores, inyectores y válvulas.
5. Bomba de combustible. En la mayoría de los casos, se utiliza la opción sumergible. Es un motor eléctrico de baja potencia que va conectado a una bomba de líquido. La lubricación se realiza con combustible, y el uso prolongado del vehículo con menos de 5 litros de combustible puede provocar la falla del motor eléctrico.

En resumen, un inyector es un punto de suministro de combustible a través de una boquilla. La señal electrónica proviene de la unidad de control. A pesar de que el inyector tiene una serie de ventajas significativas sobre el carburador, no se ha utilizado durante mucho tiempo. Esto se debió a la complejidad técnica del producto, así como a la baja capacidad de mantenimiento de las piezas que fallaron. Actualmente, los sistemas de inyección puntual prácticamente han sustituido al carburador. Echemos un vistazo más de cerca a por qué el inyector es tan bueno y cuáles son sus características.

Características del equipo de combustible

El automóvil siempre ha sido objeto de atención de los ecologistas. Los gases de escape se liberan directamente a la atmósfera, que está plagada de contaminación. Los diagnósticos del sistema de combustible mostraron que la cantidad de emisiones con formación de mezcla incorrecta aumenta significativamente. Por esta sencilla razón, se decidióinstalar un convertidor catalítico. Sin embargo, este dispositivo mostró buenos resultados solo con una emulsión de alta calidad y, en caso de desviaciones, su eficiencia se redujo significativamente. Se decidió sustituir el carburador por un sistema de inyección más preciso, que era el inyector. Las primeras opciones incluían una gran cantidad de componentes mecánicos y, según las investigaciones, dicho sistema empeoraba progresivamente a medida que se usaba el vehículo. Esto fue bastante natural, ya que los componentes importantes y las piezas de trabajo se ensuciaron y fallaron.

Para que el sistema de inyección pueda autocorregirse, se creó una unidad de control electrónico (ECU). Junto con la sonda Lamba incorporada, que se encuentra frente al convertidor catalítico, dio un buen rendimiento. Es seguro decir que los precios del combustible hoy en día son bastante altos, y el inyector es bueno solo porque ahorra gasolina o diesel. Además, existen las siguientes ventajas:

1. Mayor rendimiento del motor. En particular, aumentó la potencia entre un 5 y un 10 %.
2. Mejora el rendimiento dinámico del vehículo. El inyector es más sensible a los cambios de carga y ajusta la composición de la emulsión por sí mismo.
3. La mezcla óptima de aire y combustible reduce la cantidad y la toxicidad de los gases de escape.
4. El sistema de inyección arranca con facilidad independientemente de las condiciones climáticas, lo cual es una ventaja significativa sobre los motores con carburador.

Sistema de inyección de combustible y su dispositivo

En primer lugar, vale la pena señalar el hecho de que los motores de inyección modernos están equipados con boquillas, cuyo número es igual al número de cilindros. Entre ellos, las boquillas están conectadas por una rampa. Allí, el combustible está contenido bajo una ligera presión y es creado por un dispositivo eléctrico: una bomba de gasolina. La cantidad de combustible inyectado depende directamente de la duración de la apertura de la boquilla, que está determinada por la unidad de control. Para esto, se toman indicadores de varios sensores que están instalados en todo el vehículo. Ahora consideraremos los principales:

1. Sensor de flujo de aire. Sirve para determinar la plenitud de los cilindros con aire. En caso de avería, las lecturas se ignoran y los datos tabulares se toman como indicadores principales.
2. El sensor de posición del acelerador refleja la carga en el motor, que se debe a la posición del acelerador, el ciclo del aire y la velocidad del motor.
3. Sensor de temperatura del refrigerante. Con la ayuda de este controlador, se implementan el control del ventilador eléctrico y la corrección del suministro de combustible, así como el encendido. En caso de mal funcionamiento, no es necesario realizar un diagnóstico inmediato del sistema de combustible. La temperatura se toma en función de la duración del motor de combustión interna.
4. El sensor de posición del cigüeñal (cigüeñal) es necesario para sincronizar el sistema en su conjunto. El controlador calcula no solo la velocidad del motor, sino también su posición en un momento determinado. Dado que es un sensor polar, si falla, no es posible seguir operando el vehículo.
5. SensorSe necesita oxígeno para determinar el porcentaje de oxígeno en los gases emitidos a la atmósfera. La información de este controlador se transmite a la ECU que, según las lecturas, corrige la emulsión.

Vale la pena prestar atención al hecho de que no todos los vehículos con inyector están equipados con un sensor de oxígeno. Solo lo tienen aquellos coches que están equipados con un catalizador con estándares de toxicidad Euro-2 y Euro-3.

Tipos de sistemas de inyección: inyección en un solo punto

Actualmente, todos los sistemas se utilizan activamente. Se clasifican según el número de boquillas y el lugar de suministro de combustible. Hay tres sistemas de inyección en total:

• punto único (inyección única);
• multipunto (distribución);
• inmediato.

Primero, veamos los sistemas de inyección de un solo punto. Fueron creados inmediatamente después de los de carburador y se consideraban más avanzados, pero ahora están perdiendo popularidad gradualmente debido a muchas razones. Hay varias ventajas innegables de tales sistemas. Los principales son un importante ahorro de combustible. Dado que los precios del combustible son bastante altos hoy en día, un inyector de este tipo es relevante. Curiosamente, este sistema contiene algo menos de electrónica, por lo que es más fiable y estable. Cuando la información de los sensores se transmite al elemento de control, los parámetros de inyección se modifican inmediatamente. Es muy interesante que casi cualquier motor con carburador se pueda convertir a inyección de un solo punto sin cambios significativos.cambios estructurales. La principal desventaja de tales sistemas es la baja respuesta del acelerador del motor de combustión interna, así como la deposición de una cantidad significativa de combustible en las paredes del colector, aunque este problema también era inherente a los modelos con carburador.

Dado que en este caso solo hay una boquilla, está ubicada en el colector de admisión en lugar del carburador. Dado que la boquilla estaba en un buen lugar y constantemente bajo una corriente de aire frío, su confiabilidad estaba en el nivel más alto y el diseño era extremadamente simple. El lavado del sistema de combustible con inyección de un solo punto no tomó mucho tiempo, ya que fue suficiente para soplar solo una boquilla, pero el aumento de los requisitos ambientales condujo al desarrollo de otros sistemas más modernos.

Sistemas de inyección multipunto

La inyección distribuida se considera más moderna, compleja y menos fiable. En este caso, cada cilindro está equipado con una boquilla aislada, que se encuentra en el colector de admisión muy cerca de la válvula de admisión. Por tanto, el suministro de la emulsión se realiza por separado. Como se señaló anteriormente, con una inyección de este tipo, la potencia del motor de combustión interna se puede aumentar hasta en un 5-10%, lo que se notará cuando se conduce por carretera. Otro punto interesante: este sistema de inyección de combustible es bueno porque la boquilla está ubicada muy cerca de la válvula de admisión. Esto minimiza la acumulación de combustible en las paredes del colector, lo que se traduce en un importante ahorro de combustible.

Hay varios tiposinyección multipunto:

1. Simultáneo: todas las boquillas se abren al mismo tiempo.
2. Par-paralelo - apertura de boquillas en pares. Un inyector se abre en la carrera de admisión y el otro antes de la carrera de escape. Actualmente, dicho sistema se usa solo en el momento del arranque de emergencia del motor de combustión interna en caso de falla de fase (sensor de posición del cigüeñal).
3. Phased: cada boquilla se controla por separado y se abre antes de la carrera de admisión.

En este caso, el sistema es bastante complejo y depende completamente de la precisión de la electrónica. Por ejemplo, enjuagar el sistema de combustible llevará mucho más tiempo ya que es necesario enjuagar cada inyector. Ahora avancemos y veamos otro tipo popular de inyección.

Inyección directa

Los coches de inyección con tales sistemas pueden considerarse los más ecológicos. El objetivo principal de introducir este método de inyección es mejorar la calidad de la mezcla de combustible y aumentar ligeramente la eficiencia del motor del vehículo. Las principales ventajas de esta solución son las siguientes:

• atomización cuidadosa de la emulsión;
• formación de una mezcla de alta calidad;
• uso eficaz de la emulsión en varias etapas de la operación ICE.

Basándonos en estas ventajas, podemos decir que tales sistemas ahorran combustible. Esto se nota especialmente cuando se conduce silenciosamente en áreas urbanas. Si comparamos dos automóviles con el mismo tamaño de motor pero diferentes sistemas de inyección, por ejemplo, directa y multipunto, entonces notablementeel mejor rendimiento dinámico estará en el sistema directo. Los gases de escape son menos tóxicos y la capacidad en litros tomada será ligeramente superior debido a la refrigeración por aire y al hecho de que la presión en el sistema de combustible aumenta ligeramente.

Pero debe prestar atención a la sensibilidad de los sistemas de inyección directa a la calidad del combustible. Si tenemos en cuenta los estándares de Rusia y Ucrania, el contenido de azufre no debe exceder los 500 mg por 1 litro de combustible. Al mismo tiempo, las normas europeas implican que el contenido de este elemento es de 150, 50 e incluso 10 mg por litro de gasolina o diésel.

Si consideramos brevemente este sistema, se ve así: las boquillas están ubicadas en la culata. En base a esto, la inyección se realiza directamente en los cilindros. Vale la pena señalar que este sistema de inyección es adecuado para muchos motores de gasolina. Como se indicó anteriormente, se usa alta presión en el sistema de combustible, bajo el cual la emulsión se suministra directamente a la cámara de combustión, sin pasar por el múltiple de admisión.

Sistema de inyección de combustible: funcionamiento pobre

Un poco más arriba examinamos la inyección directa, que se utilizó por primera vez en los automóviles Mitsubishi, que tenían la abreviatura GDI. Echemos un vistazo rápido a uno de los modos principales: funcionar con una mezcla pobre. Su esencia radica en el hecho de que el vehículo en este caso funciona con cargas ligeras y velocidades moderadas de hasta 120 kilómetros por hora. La inyección de combustible se realiza mediante un soplete enetapa final de compresión. Reflejado por el pistón, el combustible se mezcla con el aire y entra en el área de la bujía. Resulta que la mezcla en la cámara se agota significativamente, sin embargo, su carga en el área de la bujía puede considerarse óptima. Esto es suficiente para encenderlo, después de lo cual también se enciende el resto de la emulsión. De hecho, dicho sistema de inyección de combustible garantiza el funcionamiento normal del motor de combustión interna incluso con una relación aire/combustible de 40:1.

Este es un enfoque muy eficiente que ahorra mucho combustible. Pero vale la pena prestar atención al hecho de que el problema de la neutralización de los gases de escape se ha agudizado. El hecho es que el catalizador es ineficiente, ya que se forma óxido de nitrógeno. En este caso, se utiliza la recirculación de gases de escape. Un sistema ERG especial le permite diluir la emulsión con gases de escape. Esto reduce algo la temperatura de combustión y neutraliza la formación de óxidos. Sin embargo, este enfoque no le permitirá aumentar la carga en el motor. Para resolver parcialmente el problema, se utiliza un catalizador de almacenamiento. Este último es extremadamente sensible a los combustibles con un alto contenido de azufre. Por esta razón, se requiere una inspección periódica del sistema de combustible.

Mezcla homogénea y funcionamiento en 2 etapas

Modo de potencia (mezcla homogénea): ideal para conducción agresiva en áreas urbanas, adelantamientos, así como conducción en carreteras y autopistas. En este caso se utiliza un soplete cónico, menos económico que la versión anterior. Inyecciónse realiza en la carrera de admisión, y la emulsión resultante suele tener una relación de 14,7:1, es decir, cercana a la estequiométrica. De hecho, este sistema automático de suministro de combustible es exactamente igual que el de distribución.

El modo de dos etapas implica la inyección de combustible en la carrera de compresión, así como el arranque. La tarea principal es un fuerte aumento en el motor. Un ejemplo sorprendente del funcionamiento efectivo de dicho sistema es el movimiento a baja velocidad y una fuerte presión sobre el acelerador. En este caso, la probabilidad de detonación aumenta significativamente. Por esta sencilla razón, en lugar de una etapa, la inyección se realiza en dos.

En la primera etapa, se inyecta una pequeña cantidad de combustible en la carrera de admisión. Esto le permite bajar ligeramente la temperatura del aire en el cilindro. Podemos decir que el cilindro contendrá una mezcla extrapobre en una proporción de 60:1, por lo tanto, la detonación es imposible como tal. En la etapa final de la carrera de compresión, se inyecta un chorro de combustible que lleva la emulsión a una rica en una proporción de aproximadamente 12:1. Hoy podemos decir que dicho sistema de combustible del motor se introdujo solo para vehículos del mercado europeo. Esto se debe al hecho de que las altas velocidades no son inherentes a Japón, por lo tanto, no hay grandes cargas en el motor. En Europa, hay una gran cantidad de autopistas y autopistas, por lo que los conductores están acostumbrados a conducir rápido, y esto es una gran carga para el motor de combustión interna.

Algo más interesante

Vale la pena prestar atención al hecho de que, a diferencia de los sistemas de carburador, la inyección requiere una revisión regular del sistema de combustible. Esto se debe al hecho de que una gran cantidad de componentes electrónicos complejos pueden fallar. Como resultado, esto conducirá a consecuencias indeseables. Por ejemplo, el exceso de aire en el sistema de combustible provocará una violación de la composición de la emulsión y una relación de mezcla incorrecta. En el futuro, esto afecta al motor, aparece un funcionamiento inestable, fallan los controladores, etc. De hecho, el inyector es un sistema complejo que determina cuándo se debe aplicar una chispa a los cilindros, cómo entregar una mezcla de alta calidad al bloque de cilindros o múltiple de admisión, cuándo abrir los inyectores y qué proporción de aire y gasolina debe haber en la emulsión. Todos estos factores afectan el funcionamiento sincronizado del sistema de combustible. Lo interesante es que sin la mayoría de los controladores, la máquina puede funcionar correctamente sin desviaciones significativas, ya que hay registros y tablas de emergencia que se utilizarán.

La eficiencia del motor de combustión interna en nuestro caso está determinada por cuán correctos serán los datos recibidos de los controladores. Cuanto más precisos sean, menos posibles fallos de funcionamiento del sistema de combustible. La velocidad del sistema en su conjunto también juega un papel importante. A diferencia de los carburadores, aquí no se requiere un ajuste manual, y esto elimina errores durante el trabajo de calibración. En consecuencia, obtendremos una combustión más completa de la mezcla y un mejor sistema en términos ecológicos.

Conclusión

En conclusión, vale la pena contar un poco sobre las deficiencias inherentes a los sistemas de inyección. La principal desventaja es el alto costo de los motores de combustión interna. Poren general, el costo de tales unidades será más alto en aproximadamente un 15%, lo cual es significativo. Pero también hay otras desventajas. Por ejemplo, una válvula defectuosa del sistema de combustible en la mayoría de los casos no se puede reparar debido a una fuga, por lo que solo debe cambiarla. Esto también se aplica a la mantenibilidad de los equipos en general. Algunos componentes y piezas son mucho más fáciles de comprar nuevos que gastar dinero en su reparación. Esta cualidad no es inherente a los vehículos con carburador, donde puede ordenar todos los componentes importantes y restaurar su rendimiento sin gastar mucho tiempo y esfuerzo. Sin duda, el sistema electrónico de alimentación de combustible está siendo reparado con mucho esfuerzo y medios. Es poco probable que los dispositivos electrónicos sofisticados se reparen en la primera estación de servicio disponible.

Pues te hablamos de lo que son los sistemas de inyección. Como puede ver, este es un tema muy interesante para la conversación. Puede hablar mucho más sobre qué buenas boquillas y la capacidad de ajustar instantáneamente el motor. Pero ya hemos hablado de los puntos principales. Recuerde que el sistema de combustible de un motor de gasolina debe inspeccionarse periódicamente para detectar posibles defectos. Por ejemplo, debido a la baja calidad del combustible, que en realidad es inherente a nuestro país, las boquillas a menudo se obstruyen. Debido a esto, el motor comienza a funcionar de manera intermitente, la potencia disminuye, la mezcla se vuelve demasiado pobre o viceversa. Todo esto tiene un efecto muy negativo en el automóvil en su conjunto, por lo que se necesita un control constante y regular. Además, trate de repostar únicamente con la gasolina recomendada por el fabricante de su vehículo.