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inyección directa de gasolina

apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
Actualmente y desde la aparición de los sistemas de inyección electrónicos para motores de gasolina, los electro-inyectores se encontraban en la lumbrera de admisión orientados aguas abajo, fuera de la cámara de combustión, descargando combustible a una presión de alrededor de tres bares (3 kg/cm2).
al principio los sistemas de inyección vertían combustible constantemente en la lumbrera de admisión, desperdiciando una cierta cantidad sin quemar en el cruce de válvulas, posteriormente, las inyecciones empezaron a inyectar sólo durante la carrera de admisión (inyección secuencial) produciéndose la mezcla con el aire según este era aspirado al interior del cilindro.
con este diseño, en un principio, se hacía difícil cumplir las normas anticontaminación euro 4, aunque, en la actualidad, si que se ha conseguido por la mayor parte de los fabricantes de automóviles.
No obstante el empeño en conseguir un relación estequiométrica mucho más alta que permita reducir el consumo y las emisiones contaminantes, así como, intentar aumentar el rendimiento termodinámico de los motores de gasolina, está ocasionando que los diseñadores de motores pongan especial interés en el desarrollo del motor de mezcla estratificada.
Fundamentalmente consiste en un pistón cuya cabeza en lugar de ser plana, posee una protuberancia, que en el Punto Muerto Superior separa la cámara de combustión en dos. Así mismo se intenta que la lumbrera de admisión y el cilindro del colector aproximen su ángulo a la normal del plano del motor (mitsubishi, creo que se escribe así, hace especial énfasis en esta arquitectura)
Sobre el pistón, de uno de los lados de su cabeza, el electro inyector inyecta una cantidad de combustible, en esta fase lo hace en la carrera de compresión, el combustible inyectado a alta presión como para conseguir la relación 16:1 con el aire que le circunda y producir la combustión. En cuanto el pistón comienza a bajar se incorpora a la cámara el resto de aire que estaba separado en la otra zona de la cámara, llevando la relación de mezcla a 30:1 pero donde ya hay llama. Esta forma de funcionar el motor se produce entre las 1000 y las 3500 rpm.
Tanto para la marcha en ralentí como para las rpm superiores a 3500, la computadora modifica las condiciones de entrega de combustible y funciona como un motor convencional. Es decir con mezcla homogénea y relación estequiométrica 15 a 1
En realidad no tan convencional ya que para hacerlo con mezcla estratificada el pistón, como ya se dijo, es de un diseño especial, los electro-inyectores están montados en la en la culata con descarga directa a la cámara de combustión, es decir: inyección directa.
Además la presión de inyección, a diferencia de los convencionales de 3 bares, es variable entre los 30 y 100 bares y la relación de compresión puede superar con creces el valor 12,5:1.
Este sistema mejora el rendimiento del motor, en especial el par motor al permitir incrementar las relaciones de compresión de manera considerable sin miedo a la detonación, consiguiendo la potencia con un insignificante consumo y, por consiguiente, una menor cantidad de gases contaminantes del tipo del monóxido de carbono y los hidrocarburos sin quemar o mal quemados.
Respecto al otro gas nocivo, el óxido de nitrógeno, aumenta. Por esta razón , estos motores necesitan un catalizador diferente a los actuales.
la imagen es el motor v6 del grupo psa, en el también se ve el sistema de variación de distribución en el engranaje de arrastre de un árbol de levas
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Comentarios

  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    hace mucho tiempo que los ingenieros dedicados a la investigación consiguieron controlar la mezcla elaborada en los motores otto de inyección directa el tiempo necesario para poder conseguir un comportamiento de marcha y rendimiento satisfactorio; sin embargo‚ hasta una fecha relativamente reciente no se ha conseguido la calidad de los gases de escape suficiente, sobre todo debido a la mala calidad de las gasolinas. Los mejores ejemplos de tales motores pioneros son el Gutbrod Superior‚ de 0.7 litros de cilindrada y 30 CV‚ y el legendario Mercedes 300 SL “Alas de Gaviota” de 3 litros de cilindrada y 215 CV‚ ambos de los años 50.
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    El insistente trabajo de los fabricantes japoneses, desde los años 70, obtuvo éxitos parciales en el campo de la carga estratificada (Honda CVCC y VTEC-E‚ Mitsubishi Vertical Vortex‚ Toyota Magermix)‚ les han llevado a ellos y al resto de los fabricantes a controlar la combustión pobre, (relaciones estequiométricas superiores a 18 a 1) y el control de los gases de escape, es decir, la emisión de sustancias nocivas para el medio ambiente.
    Dirigiendo sus ensayos a conseguir que el motor otto trabajase como el motor diesel, incluso sin válvula de control de carga del motor (mariposa)(hoy ya una realidad con el sistema valvetronic de bmw). Es decir trabajar con mezcla pobre durante los regímenes de motor en los que no se requiere potencia y enriqueciendo en los momentos de demanda de potencia.
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    vamos a tratar de profunfizar e incluso ver las soluciones que adoptan los distintos fabricantes
    Los motores de inyección directa se pueden clasificar en dos categorías según su
    funcionamiento:
    -carga estratificada, o
    -carga homogénea.

    en realidad según el regimen un mismo motor va a trabajar de con carga estratificada o con carga homogénea

  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    Motores de carga estratificada
    cuando los motores que utilizan la técnica de carga estratificada funcionan de la
    siguiente manera: un motor ‘corriente’ de automóvil funciona con una mezcla de aire-
    gasolina cuya proporción es aproximadamente de 14.7:1 a 15.18:1 en peso;
    a esta relación aire-combustible se le llama ‘mezcla estequiométrica’, y es aquella cuya combustión produce exclusivamente CO2 y agua. recordad del bachiller CxH2x+2==CO2+H2O
    En los motores de carga estratificada se consigue una relación aire-combustible de hasta 60:1, (similar a la relación con la que trabajan las turbinas de gas), al ser menor la cantidad de gasolina que en la mezcla estequiométrica, a este tipo de mezclas se les denomina
    ‘mezcla pobre’ Pero a pesar de que la mezcla es pobre de forma global, es decir, considerando toda la que hay en el interior del cilindro, no se encuentra repartida de manera homogénea. Mediante el diseño de forma especial de los conductos de admisión y de la
    cabeza de los pistones se consigue que la mezcla sea rica en las cercanías de la bujía y muy pobre en el resto del volumen. Así se favorece el inicio de la combustión, ya que cuando la mezcla es excesivamente pobre aparecen problemas para que ésta arda
    adecuadamente. si la relación estequiométrica en el punto donde se aplica la energía de activación (chispa de la bujía) es superior a 20 a 1 dificilmente se va a producir combustión, de hecho con relaciones de 18 a aparecen las temidas detonaciones. El motor, al funcionar con mezcla pobre, producirá una disminución del consumo de gasolina, no sólo porque se inyecta menos gasolina, sino porque la mariposa estaría mas abierta que en condiciones normales para dejar entrar más aire, y cuanto más abierta esté la mariposa, mejor rendimiento tiene el motor. La eliminación de obstáculos en el colector permite un flujo laminar en todo el recorrido, no solo la sección se incrementa, además se incrementa la velocidad por ausencia de resistencias parásitas, el caso optimo es la supresión de la mariposa al igual que en los diesel, este es el caso de los motores bmw, que regulan la carga a base de variar la alzada de las válvulas de admisión.
    El problema que presentan los motores que funcionan con mezcla pobre es el de la emisión de óxidos de nitrógeno, cuando la mezcla es
    pobre se produce un aumento de los mismos tras la combustión Por tanto los motores de inyección directa funcionando con carga estratificada, o lo que es lo mismo con mezcla muy pobre, necesitarán unos catalizadores pensados para eliminar dichos Nox.
    este tipo de funcionamiento
    la mezcla pobre se utiliza durante un amplio rango de funcionamiento, siempre que no se requiera un gran incremento de potencia y hasta una
    determinada régimen de giro (lo que implica una determinada velocidad) en caso de que el conductor necesite un incremento de la potencia o de la velocidad, el motor pasa a funcionar con mezcla estequiométrica.

  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    Motores trabajando con carga homogénea
    En este modo los motores utilizan una mezcla próxima a la estequiométrica. Pueden funcionar según el principio de reintroducir una parte de los gases de escape en el colector de admisión; este sistema consta de una válvula by-pass o de dos vías, conocida como EGR exhaust gas recirculation, (vamos lo mismo que un grifo) que introduce en el cilindro una corriente de gases de escape. Al no trabajar con mezcla pobre, en este modo de funcionamiento los motores de inyección directa podrían utilizar los catalizadores que se han venido empleando hasta hoy día en los motores de inyección indirecta, ya que funcionando con mezcla homogénea no se producen más Nox. de todas formas no es frecuente que lleven sistema de recirculación de gases, pues el modo de funcionamiento con mezcla homogénea se activa a regímenes de giro elevados y altas demandas de potencia.
    Este modo de funcionamiento es el de la mayoría de los motores de inyección secuencial en la actualidad en el mercado.
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    Motor GDI de MITSUBISHI
    El fabricante de automóviles MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo sistema de alimentación de inyección de gasolina, denominado GDI. en comparación con un motor de inyección multipunto convencional, logra un bajo consumo, una reducción de los gases contaminantes emitidos a la atmosfera y una considerable mejora en cuanto a potencia y par motor.
    La inyección directa de gasolina se convierte en una seria alternativa debido a las mejoras que se obtienen en los apartados siguientes:
    menor consumo de combustible (20 % de ahorro)
    incrementos de potencia y par a menores regímenes
    menor emisión de C02 (10 % inferior), a igual cilindrada.
    Principales aspectos técnicos del motor GDI
    En el motor GDI, la gasolina se inyecta directamente en el interior del cilindro, y no sobre la válvula de admisión, como en los sistemas de inyección convencionales. Esto implica una serie de peculiaridades:
    Colectores de admisión vertical. Estos colectores permiten un control óptimo de la entrada de aire en el cilindro, al crear un fuerte flujo de aire (giratorio en el sentido de las agujas del reloj), que hace que el motor tenga un rendimiento alto. Además, su forma vertical, alargada y lisa, aumenta la cantidad de aire que entra en los cilindros, esto supone una mejora sustancial para uno de sus modos de combustión el de alta potencia con mezcla homogénea.
    -Deflector del pistón
    Los deflectores en los pistones mejoran la combustión, ya que tienen una cavidad esférica en la parte superior que ayuda a dar forma al flujo de aire giratorio, en el sentido de las agujas del reloj, y también contribuye a concentrar el combustible alrededor de la bujía. sistema muy parecido a los torbellinadores empleados en las camaras de combustión de las turbinas de gas. esto permite crear un area en la que la relación aire combustible sea de 15 a 1, aunque la relación global alcance 60 a 1, y así permitir la combustión.
    -Bomba de combustible
    Debido a que el interior del cilindro del GDI se mantiene a alta presión, se necesita una bomba de combustible también de alta presión para inyectar gasolina dentro de los cilindros. Dicha bomba inyecta
    carburante a una presión de 50 bar y utiliza un sensor de presión de
    combustible para el control preciso de la alimentación.

  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    este es un link a un articulo referente al tema
    reducción del consumo
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    este es un esquema de la alimentación del motor gdi
    image
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    este es uno de los sitios que he fusilado para meteros el ladrillo
    gdi
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    me tomo un respiro, pero en cuanto pueda sigo
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    en este link teneis la prueba del alfa 156 jts, dando la potencia y par que daba un 3000cc de hace 10 años y alguno de hoy en día, y sin necesidad de ir más allá de las 6000 rpm.
    alfa
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    siguiendo con el gdi
    -Inyector de gasolina
    los inyectores de alta presión son imprescindibles par lograr adaptarse a las distintas condiciones de conducción, que precisan una variación continua del régimen de giro del motor, ya que deben suministrar gasolina de de diferente manera según el modo en que este trabajando el motor, inyectando la cantidad exacta de combustible en
    la fase precisa. es decir en la carrera de compresión con mezcla estratificada, y en la carrera de admisión con mezcla homogénea
    -Flujo de aire dentro del cilindro
    El flujo de aire giratorio, en el sentido de las agujas del reloj es primordial para el funcionamiento del motor. Permite que la mezcla aire combustible sea la idónea en el lugar deseado, alrededor de la bujía, obteniendo un rendimiento óptimo en la combustión, incluso con relaciones de aire/combustible extremadamente pobres (40:1).
    Con la inyección directa es importante evitar que el combustible choque con la bujía, si esto sucede, originará una acumulación de hollín (puntos calientes) que puede provocar falsas explosiones; si el aire girase hacia la izquierda, llevaría el chorro de combustible directamente inyectado hacia la bujía. la manera de solucionar está situación no deseada fue la instalción de los colectores de admisión verticales, en ellos se genera un flujo de aire rápido, recto y uniforme que al traspasar la lumbrera adopta un momento hacia la derecha.
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    es necesario un control extremadamente preciso del flujo de aire y de la alimentación de combustible para el funcionamiento del motor GDI. Un caudalimetro (sensor de flujo de aire) de tipo Karman y dos válvulas accionadas por solenoides lineales (si os fijais en el esquema darían paso al aire de admisión por un conducto paralelo a la válvula de control de carga (mariposa, en cristiano acelerador)paliando el efecto negativo de la mariposa en la vena fluida de aire), esos elementos efectúan el control constante y preciso del flujo de aire en el colector de admisión del motor, a su vez, la bomba de combustible de alta presión
    funciona conjuntamente para asegurar la presión exacta y el caudal suficiente de combustible necesario para los inyectores.

    image

    el modo de funcionamiento es transparente para el conductor, es decir el conductor no percibe si el motor está trabajando en modo estratificado (mezcla pobre) o en modo homogéneo (mezcla estequiométrica)
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    aqui tenéis una imagen de km77 de la disposición de válvulas, bujía, inyector, forma de la cabeza de pistón de un motor jts del grupo fiat
    image
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    el motor gdi funciona utilizando dos modos de mezcla: ultra-pobre (estratificada) y estequiométrica (homogénea) cuando se requiere alta potencia (por lo tanto régimen de giro alto). la transición entre un modo y otro no es percibida por el conductor.
    -Modo de combustión con mezcla estratificada(muy pobre)es el modo que se utiliza en las condiciones de conducción más habituales y a velocidades de hasta 120 Km/h. en estas condiciones, el motor GDI realiza la combustión completa con una relación aire/combustible de 40:1, en lugar de 14,7:1 (relación estequiométrica que es con la que trabaja un motor convencional).
    Durante la carrera de admisión en el cilindro es introducido aire fresco procedente de los colectores de admisión verticales, este aire es guiado por la superficie tallada de la cabeza del pistón iniciando una corriente ascendente dentro del cilindro.
    En la carrera de compresión del pistón la forma de la cabeza del pistón crea numerosos y pequeños torbellinos. A continuación, con determinado avance con respecto al pms (estamos en la carrera de compresión, el inyector pulveriza combustible a alta presión ,dirgiendo el haz hacia la cabeza del pistón. debido a los torbellinos originados por la cabeza del pistón el combustible se concentra alrededor de la bujía. La mezcla de aire/combustible
    es rica en el centro y muy pobre en la periferia. con el avance determinado por el mapa de la uce (unidad de control electronico) salta la chispa en la bujía se produce una fuerte explosión que es controlada por la cavidad esférica de la cabeza del pistón, esta combustión se extiende inmediatamente mediante una reacción en cadena, sin desperdiciar combustible, la riqueza de oxigeno evita la creación de monóxido de carbono, obteniendo una mejora del 20% de ahorro de combustible frente a un motor de igual cilindrada pero alimentado con una inyección en las lumbreras.
    este modo de funcionamiento no solo ofrece economía de combustible, sino que también obtiene del motor la mayor potencia y par.
    -Modo de alta potencia
    Cuando se circula a altas
    velocidades(superiores a 120 Km/h)y se necesita mayor potencia, el sistema cambia con suavidad y automáticamente al modo mezcla homogénea. en este modo el combustible es inyectado durante la carrera de admisión entrando a la vez que el aire frio de la admisión(pero en el interior del cilindro lo que evita condensaciones en la pared de las lumbreras de admisión), al evaporarse este combustible en el interior del cilindro produce un efecto refrigerante. Para incrementar este efecto refrigerante, el inyector de alta presión modifica la emulsión del combustible, pasando a dosificar el combustible mediante un chorro largo en forma de cono, con el fin de conseguir su dispersión en el cilindro. El efecto
    de refrigeración evita las detonaciones espontaneas, que pueden ocasionarse al utilizar una relación de compresión alta (14.5:1).Esta elevada relación de compresión es la responsable de que el motor GDI desarrolle una potencia y un par mas elevado que un
    motor de inyección convencional de igual cilindrada.
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    emisiones de gases contaminantes
    Uno de los aspectos más importantes de todos los motores de inyección directa y por tanto del GDI es la menor emisión de gases contaminantes (C02, NOx e hidrocarburos).
    al quemar un hidorcarburo siempre se genera CO2 u agua, estos motores reducen la cantidad de combustible quemado, y por tanto se reducirá también la cantidad de C02. De este modo,
    disminuyendo el consumo de combustible en un 20%, en el motor GDI
    descienden también las emisiones de C02 en ese mismo porcentaje.
    Los catalizadores de tres vías no son eficaces en los motores de inyección directa, y por tanto en el GDI, cuando funcionan
    en el modo mezcla estratificada (mezcla ultra-pobre) . MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo tipo de catalizador, denominado de reducción selectiva, para ayudar a disminuir las emisiones de monóxido de nitrógeno (NOx).

  • os_quieroos_quiero Forero Master ✭✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    image image image sigue sigue... apa el incombustible...
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    PEUGEOT ha comprado a Mitsubishi las patentes del motor GDi, para fabricar un motor de gasolina llamado HPi. El HPi no es el mismo motor que el GDi, la culata es casi igual, pero el bloque es un
    diseño de Peugeot.
    El motor HPi funciona según el diseño de Mitsubishi: el motor trabaja con la mezcla estratificada en las circunstancias más habituales y con mezcla normal cuando es necesaria la generación de alta potencia. Con poca carga y hasta 3.500 rpm de régimen el motor puede funcionar con 2,5 veces más aire que un motor normal. Esto reduce el freno para el motor que constituye una mariposa casi cerrada. el sistema para conseguir que el combustible arda en la proximidad de la bujía es el mismo que el del GDI

    La recirculación de gases de escape (EGR) llega hasta el 30%, esto reduce la temperatura del frente de llama, por lo que se disminuye la producción de NOX. La acción de un catalizador de tres vías completa el sistema de reducción de contaminantes en este motor


    image
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    Cuando el motor HPi funciona con mezcla homoglenea utiliza un sistema de reducción de la contaminación también normal (un catalizador de «tres vías») es suficiente. Cuando lo hace con mezcla
    estratificada (muy pobre), no puede eliminar el exceso de óxidos de nitrógeno. El sistema que emplea para reducir la emisiones de óxidos de nitrógeno se compone de un depósito que retiene una cantidad limitada de óxidos de nitrógeno. Cuando se alcanza la máxima capacidad de este depósito, el motor pasa a funcionar con mexcla homogénea para generar las sustancias que eliminan los óxidos de nitrógeno. Este depósito lo utiliza Mitsubishi en los mercados dónde la gasolina tiene un bajo contenido de azufre (Japón), pero no así en Europa, donde no le queda mas remedio que recurrir a un sistema menos
    efectivo. El azufre inutiliza este depósito, lo que ha obligado a Peugeot a utilizar un método para «limpiarlo» que lo distingue del motor Mitsubishi y lo asemeja al Volkswagen. Consiste en funcionar con una mezcla rica, lo que permite producir gases de escape que
    barren el azufre del depósito. todos estos cambios en el modo de empleo de las mezclas pasa inadvertido para el conductor, pero, cuanto más azufre tenga el combustible, más veces hay que limpiar el depósito y, por lo tanto, más gasta el coche.
  • apapurcioapapurcio Forero Senior ✭✭✭
    inyección directa de gasolina

    diferencia entre la inyección en la lumbrera y directa
    image
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