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.
La cantidad de vapores de aceite recirculados hacia la admisión es mayor cuando el motor trabaja en frío por la tolerancia mecánica que requieren la dilatación de los pistones, las válvulas y otros elementos del motor. Por otro lado, los conductos y las válvulas de admisión no alcanzan la temperatura suficiente para evaporar el aceite, al que se adherirán las partículas sólidas y otras sustancias microscópicas que el sistema de filtración del aire no logra retener.
El calor conducido por el metal cuando la temperatura de trabajo aumenta elimina hasta cierto punto el aceite acumulado, favoreciendo la acumulación y cristalización de los sólidos en estratos o capas que se acumulan progresivamente y de forma más acusada en determinadas zonas por las turbulencias propias del diseño de la admisión.
La inyección dual pretende solventar este problema sin renunciar a las ventajas de la inyección directa. Recurriendo a un segundo equipo de inyectores, dispuestos en el conducto de admisión (inyección indirecta), se evita la acumulación de residuos por el poder desincrustante de los aditivos detergentes del combustible. Inyectado a baja presión y en estado líquido en un primer momento, el combustible realiza un lavado intermitente de las superficies que impide la acumulación del aceite y otras sustancias.
Como explicamos en el anterior artículo relacionado con el sistema de inyección doble, el principio funcional del mismo permite tres formas distintas de dosificación del combustible: inyección en el tubo de aspiración, directa y combinada.
La gestión del motor define la estrategia de inyección en función de las condiciones de trabajo del motor de carga y régimen principalmente, teniendo en cuenta también la temperatura.
El gráfico anterior muestra la estrategia de regulación del sistema de inyección dual en el motor 1.5l EcoBoost de Ford.
- Con baja carga de motor y regímenes de giro reducidos o intermedios, la inyección es indirecta y a baja presión. Se evita con ello la refrigeración excesiva de la cámara de combustión, se impide la acumulación de residuos en la admisión y se reduce al mínimo el trabajo de la bomba de alta presión y las pérdidas energéticas que conlleva.
- Cuando la carga y el régimen son moderados se recurre a la inyección dual, potenciando la homogeneización de la mezcla, para mayor rendimiento de la combustión y reducción de las emisiones contaminantes.
- En el rango de revoluciones medio-alto y con carga de motor baja o alta, la dosificación del combustible se realiza exclusivamente mediante el sistema de inyección directa. Con baja carga, llenado y turbulencia limitadas, se evita la condensación del combustible en las paredes del cilindro y la producción de partículas contaminantes, mientras que, con carga elevada se procura la máxima refrigeración de la cámara de combustión.La combinación de los tres modos evita la acumulación de carbonillas en los conductos de admisión en condiciones de conducción muy variables, sin incrementar el consumo de combustible ni las emisiones del conjunto.
Como era de esperar, la utilización de sistemas de inyección dual tiene también algunos inconvenientes adicionales. El incremento de los costes de producción ,o la complejidad del diseño de los conductos de admisión para que ambos reciban el combustible de lavado suficiente, condicionan la aplicación de esta tecnología en motores ya existentes.
Es evidente también que, al tratarse de un equipo de doble inyección, la complejidad del sistema se duplica y la cantidad de componentes crece de forma sustancial y directamente proporcional con las posibilidades de avería.
¿Crees que la inyección dual es una buena solución y debería estar disponible en más motorizaciones o, por el contrario, los beneficios no compensan los problemas de acumulación de carbón y costes de mantenimiento que terminan surgiendo? ¡Déjanos tus comentarios!