¿Cómo funciona la inyección de combustible?

Mar 15, 2023

La inyección de combustible es una de las principales razones por las que los automóviles modernos son tan buenos en todo.

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La inyección de combustible es un servicio de ingeniería moderno que en gran medida damos por sentado. No fue hace tanto tiempo que la tecnología que permite que nuestros automóviles arranquen de manera confiable a cualquier temperatura, altitud y condición estaba en su infancia y tenía sus propias advertencias en comparación con los carburadores.

Pero ahora, la inyección de combustible impulsa la gran mayoría de los automóviles de combustión interna, y lo ha hecho durante los últimos 30 años.

Ha recorrido un largo camino desde sus primeros días como sistema mecánico de inyección de combustible y es en gran parte responsable del increíble equilibrio entre economía de combustible, emisiones y potencia que poseen los motores modernos. Todo se reduce a la precisión con la que la inyección de combustible moderna puede hacer su trabajo. pero como funciona? Bueno, buenos lectores, siéntense, relájense y déjenme explicar.

Para comprender la inyección de combustible, debe comprender en general cómo funciona un motor. En su forma más simple, un motor es una bomba de aire que ingiere una mezcla de aire/combustible, comprime esa mezcla, la enciende y la expulsa. Uno de los parámetros más importantes de un motor es la mezcla entre aire y combustible, y controlar esa mezcla precisamente afecta a todo. Caballos de fuerza, economía de combustible, emisiones, calor, eficiencia, lo que sea.

En el pasado, los automóviles usaban carburadores para medir esa mezcla de aire y combustible. Esos funcionaban como computadoras mecánicas que operaban usando vacío y diferenciales de presión en pasajes intrincados para determinar si el automóvil estaba en ralentí, crucero o aceleración máxima. El problema con los carburadores es que están preajustados con chorros de combustible de cierto tamaño, lo que significa que los cambios de altitud o de temperatura modifican drásticamente la potencia y el comportamiento del motor. En esencia, mezcló combustible mucho antes de la cámara de combustión sin mucha precisión. Es el llamado sistema de "bucle abierto" en el que la melodía del motor está predeterminada.

La inyección de combustible funciona de una manera completamente diferente y tiene algunas variantes. Pero la diferencia crucial es que la inyección de combustible se sincroniza con precisión para su aplicación en lugar de un carburador que genera una neblina constante de combustible. La inyección de combustible se ajusta a la cantidad de aire que ingresa a la admisión. Luego, se inyecta un pulso de combustible correspondiente para ese evento de cilindro.

La diferencia entre las formas de inyección de combustible es cómo se sincroniza la inyección de combustible. La inyección de combustible mecánica funciona sin componentes electrónicos y está sincronizada físicamente con el motor, generalmente usando uno de los árboles de levas del motor. La inyección electrónica de combustible se sincroniza utilizando sensores en el cigüeñal del motor, el árbol de levas o ambos, para determinar la sincronización y la duración correctas de la inyección.

La mayor ventaja de la inyección electrónica de combustible (EFI), con mucho la forma más común de inyección, es que puede operar en circuito cerrado. Esto significa que el EFI puede sintonizarse activamente según las condiciones, siempre optimizando la mezcla de combustible en función de las lecturas del sensor de flujo de masa de aire, el sensor de presión del colector o el sensor de oxígeno. Esto significa que el automóvil puede arrancar sin esfuerzo a temperaturas bajo cero a 14,000 pies e inmediatamente hacer lo mismo a 110 grados Fahrenheit al nivel del mar.

De los sistemas EFI modernos, hay dos tipos principales: inyección directa e inyección de puerto. La inyección directa ahora está ubicuándose como la forma dominante de inyección de combustible de gasolina y ha sido el sistema de inyección de combustible diésel dominante durante algún tiempo. Inyecta combustible directamente en la cámara de combustión a presiones extraordinariamente altas, en torno a los 2.900 psi en el caso del actual motor Volkswagen EA888. Esto permite que el combustible se rocíe en una niebla casi atómicamente fina en ráfagas cortas para promover la máxima mezcla de aire y combustible, y una cantidad absurdamente precisa de combustible por pulso de inyector. Una de sus principales desventajas es que requiere más mantenimiento que la inyección de puerto y deja atrás la infame acumulación de carbón en las válvulas porque el combustible normalmente limpiaría las válvulas en un motor de inyección de puerto.

La otra es la inyección de puerto, que ha sido la forma dominante de EFI desde finales de los 90. Los inyectores de combustible están ubicados en los puertos de admisión antes de las válvulas, lo que significa que el combustible y el aire se mezclan antes de la válvula y luego se mezclan más en la cámara de combustión. También tiene la ventaja de limpiar la parte posterior de las válvulas, evitando la acumulación de carbón. Todavía es una forma precisa de entrega de combustible y es capaz de una excelente economía de combustible, pero el paso extra de inyección directa ha sido importante para las emisiones. No obstante, muchos autos todavía se inyectan en el puerto, y algunos fabricantes de automóviles incluso emplean tanto la inyección directa como la del puerto en nombre del mantenimiento y la confiabilidad.

Todos sabemos cómo va la historia: las normas de emisiones cada vez más estrictas han forzado la innovación para el motor de combustión interna. Si no fuera por la EPA en los años 70, viviríamos en un país muy diferente. A medida que se hizo más difícil mantener el cumplimiento de las normas de emisiones hasta los años 80 con carburadores, los fabricantes de automóviles cambiaron en masa a la inyección de combustible en los años 90. Ciertamente fue impulsado por las emisiones, pero la economía de combustible, la confiabilidad y la simplicidad de EFI se volvieron abrumadoramente superiores a los carburadores.

Y es un método más simple y confiable de entregar combustible que los carburadores. La mayoría de los EFI pueden autodiagnosticarse problemas, lo que simplifica las reparaciones. Las piezas son baratas y ubicuas y en su mayoría se comparten entre muchos fabricantes de automóviles. No es tan fácil de modificar o reparar en el campo como un carburador, pero la confiabilidad de la inyección de combustible supera con creces la de un carburador.

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