¿Cómo funciona la inyección de combustible?

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

chrisasacamara

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La inyección de combustible es una característica de la ingeniería moderna que en gran medida damos por sentado. No hace mucho tiempo que la tecnología que permite a nuestros autos arrancar de manera confiable a cualquier temperatura, altitud y condición estaba en su infancia y tenía sus propias desventajas en comparación con los carburadores.

Pero ahora, la inyección de combustible impulsa a la gran mayoría de los automóviles de combustión interna, y así ha sido 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 medida 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, queridos lectores, siéntense, relájense y déjenme explicarles.

Para comprender la inyección de combustible, es necesario 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 y combustible, la comprime, la enciende y la agota. Uno de los parámetros más importantes de un motor es la mezcla entre aire y combustible, y controlar esa mezcla afecta precisamente 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. Funcionaban como computadoras mecánicas que operaban mediante el uso de vacío y diferenciales de presión en pasajes intrincados para determinar si el automóvil estaba en ralentí, crucero o con el acelerador a fondo. El problema con los carburadores es que están preajustados con surtidores de combustible de cierto tamaño, lo que significa que los cambios de altitud o de temperatura cambian drásticamente la potencia y el comportamiento del motor. En esencia, mezclaba combustible mucho antes de la cámara de combustión sin mucha precisión. Es un sistema llamado “circuito abierto” donde la sintonización 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 está sincronizada con precisión para su aplicación en lugar de un carburador que genera una niebla constante de combustible. La inyección de combustible se ajusta en función de 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 mecánica de combustible funciona sin electrónica y está sincronizada físicamente con el motor, generalmente utilizando uno de los árboles de levas del motor. La inyección electrónica de combustible se sincroniza mediante 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 diferencia la forma más común de inyección, es que puede funcionar en circuito cerrado. Esto significa que el EFI puede sintonizarse activamente dependiendo de las condiciones, optimizando siempre la mezcla de combustible en función de las lecturas del sensor de flujo de masa de aire, del sensor de presión del colector o del sensor de oxígeno. Esto significa que el automóvil puede arrancar sin esfuerzo a temperaturas bajo cero a 14.000 pies y luego hacer lo mismo inmediatamente a 110 grados Fahrenheit al nivel del mar.

De los sistemas EFI modernos, existen dos tipos principales: inyección directa e inyección por puerto. La inyección directa ahora se considera ubicua 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, alrededor de 2.900 psi en el caso del actual motor Volkswagen EA888. Esto permite que el combustible se rocíe en una fina niebla casi atómica en ráfagas cortas para promover la máxima mezcla de aire y combustible, y una cantidad absurdamente precisa de combustible por pulso del inyector. Una de sus principales desventajas es que requiere más mantenimiento que la inyección de puerto y deja atrás la famosa 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 portuaria, que ha sido la forma dominante de EFI desde finales de los años 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 aún más en la cámara de combustión. También tiene la ventaja de limpiar la parte posterior de las válvulas, evitando la acumulación de carbón. Sigue siendo una forma precisa de suministro de combustible y es capaz de lograr una excelente economía de combustible, pero el paso adicional de la inyección directa ha sido importante para las emisiones. No obstante, muchos automóviles todavía utilizan inyección portuaria y algunos fabricantes de automóviles incluso emplean inyección portuaria y directa en nombre del mantenimiento y la confiabilidad.

Todos sabemos cómo va la historia: las normas sobre emisiones cada vez más estrictas han obligado a innovar en 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 emisiones con carburadores hasta los años 80, 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 del EFI se volvieron abrumadoramente superiores a los carburadores.

Y es un método más sencillo y fiable de suministrar combustible que los carburadores. La mayoría de los EFI pueden autodiagnosticar los problemas, lo que simplifica las reparaciones. Las piezas son baratas y omnipresentes 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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