La inyección de nafta y gasolina Directa

Por Nuvolari Enzo

Existe en la actualidad una situación que es cierta, el futuro inmediato de los motores nafteros está en la aplicación de la inyección directa de nafta (dentro de la cámara de combustión). Como resultado se lograron propulsores más potentes, más económicos y más limpios (menos contaminantes). 



Es cierto que la inyección directa de nafta comandada electrónicamente, responde a un desarrollo tecnológico reciente. Pero como lo dijéramos en su oportunidad, la inyección de alta presión –con inyectores mecánicos múltiples– ya fue utilizada con éxito en la década del ’50. Mercedes Benz equipo a sus motores de F1, y a algunos modelos superdeportivos con éste sistema de dosificación que no progreso comercialmente, debido a su complejidad constructiva y a su elevado costo de producción. 

En la actualidad, con los recursos electrónicos disponibles, es posible lograr sistemas de inyección directa de nafta con mejoras importantes en el rendimiento, y acompañadas de una sensible reducción del consumo y de las emisiones contaminantes. 

Para concretar un proceso de combustión con un óptimo rendimiento térmico, se recurre –generalmente– a las siguientes soluciones: 

- Se utilizan pistones cuyas cabezas o cielos poseen un diseño especial (generalmente cóncavo) en función del criterio del fabricante. 
- Los conductos de admisión –en la tapa de cilindros– están orientados verticalmente de arriba hacia abajo, de manera que el aire que ingresa a los cilindros, genere un movimiento turbulento que favorezca la formación de una mezcla homogénea. 

- Los inyectores son posicionados dentro de la cámara de combustión. 
- Se utiliza un sistema de alimentación que opera a presiones elevadas (alrededor de 100 bares) e inyecta una pequeña cantidad de nafta – mezcla extremadamente pobre– directamente dentro de la cámara, en dirección a la bujía de encendido que iniciará el proceso de combustión. 



El resultado práctico, es un aumento de la potencia en el orden del 10%, del par motor alrededor del 30%, y una reducción de las emisiones contaminantes de los gases de escape que puede llegar cerca del 90%. 

Esta tecnología aplicada en un principio por Mitsubishi, en la actualidad comienza a desarrollarse para ser utilizada por la mayoría de los constructores mundiales. La pionera japonesa comercializa – entre otros– actualmente modelos con motores alimentados con inyección directa de nafta. Esta sin duda es la tecnología que dominará en los vehículos del presente milenio.

En el anterior número 28 de Récord Auto, tratamos el tema del sistema de inyección directa de nafta aplicado a los motores denominados HPi fabricados por el Grupo PSA. De ésta manera dicho grupo se convierte en el primer constructor europeo – seguido por Renault y su motor IDE– que adopta esta tecnología de dosificación directa. 



Cabe señalar que el motor HPi posee soluciones mecánicas y de diseño muy parecidas a las del motor Mitsubishi GDI. 

En lo que respecta a la gestión electrónica del sistema de inyección directa HPi, el módulo de control gestiona sobre lo siguiente: 

• La combustión con carga estratificada.
• Los parámetros del motor (cambios en el funcionamiento) 
• El sistema anti-contaminación. 
• Las funciones de diagnóstico (EOBD - European On Board Diagnosis). 
• El conjunto de los parámetros para el correcto funcionamiento del motor. 

Respecto al logro de un óptimo rendimiento del motor, los puntos a tener en cuenta incluyendo sus componentes son como sigue:

– Los electroinyectores.
– La bomba inyectora de nafta (alta presión). 
– El sistema de encendido. 
– El sistema de admisión. 

Los electroinyectores 

Los mismos funcionan a alta presión –entre 30 y 100 bares– teniendo en cuenta que los sistemas MPI convencionales trabajan a una presión de 3,5 bares aproximadamente. Debido al pronunciado ángulo de chorro de los electroinyectores, la nafta toma un movimiento turbulento o de torbellino respecto al eje del mismo. La presión de inyección y la duración de ésta, es determinada por la unidad de control electrónico en función del estado de carga y de las condiciones de funcionamiento del motor. 

La elevada presión de inyección – entre 70 y 100 bares- para ralentí y plena carga, posibilita obtener una óptima pulverización para lograr una combustión completa. 

La bomba inyectora de nafta (alta presión) 

Desarrollado por las empresas Siemens - PSA, la misma posee dos partes: 

– Un cuerpo hidráulico de bombeo (en baño de aceite). 
– Un cuerpo distribuidor hacia los electroinyectores. 



El sistema de encendido La unidad de control electrónico, gestiona directamente el nivel de alta tensión con que funciona la bobina de encendido, de acuerdo con las condiciones de funcionamiento del motor. La bobina de alta tensión, envía a la bujía de encendido tres niveles de voltaje, que son: 

– Un valor alto de tensión para combustionar la “carga estratificada”.
– Un valor progresivo de tensión en función de las cargas intermedias, para la combustión de una mezcla homogénea. 
– Un valor también progresivo para cargas plenas, con mezcla homogénea. 

El sistema de admisión Al respecto, la mariposa de aceleración es “abierta” en función de las condiciones en que se desarrolla la combustión en el motor, y de las reales necesidades de volúmenes o caudales de aire que ingresa a los cilindros. Para ello, la caja de mariposa posee un micromotor que controla el caudal de aire que ingresa al motor. 

Para concretar el funcionamiento con “carga estratificada”, la mariposa se encuentra excesivamente abierta para que el proceso de combustión, se dé con exceso de aire: 

– En ralentí; la mariposa se abre – funcionando con “carga estratificada”– por ejemplo 20 grados, es decir el doble de lo que se abre un sistema MPI de inyección indirecta convencional. 
– En funcionamiento normal, a posterior de funcionar con “carga estratificada”, en etapas de aceleración por ejemplo, la unidad de control electrónico acciona la mariposa de modo automático. 

Concluyendo, el motor HPi del Grupo PSA es de 2.0 litros (2.998 cm3) 16V suministra una potencia máxima de 143CV a 6.000 rpm, y un par motor de 19,6 kgm. La relación de compresión es de 11,4:1.