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ENTENDIENDO LA INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE
©2003 Ing. ALBERTO GARIBALDI - AUTOTECNICA.

Secuencial, directa, indirecta, monopunto, multipunto, punto y coma, etc. Esta son algunas de las clasificaciones de estos sistemas de suministro de combustible que nos han invadido. Nos han tomado con la guardia baja, y han obligando a los profesionales de la mecánica a rever rápidamente sus diagnósticos de fallas del motor.

Vamos a tratar de aclarar un poco el tema, y si bien no pretendo dar por este medio un curso de inyección, ni mucho menos, la idea es que usted conozca los orígenes, necesidad y principios básicos de estos sistemas. Sistemas que, como todas las cosas comandadas electrónicamente que incorporan sensores y microprocesadores, están evolucionando (y complicando) a la velocidad de un rayo. Tan rápidamente que apenas si tenemos tiempo para seguir su evolución.

Lo necesario para aprender y entender la inyección electrónica de combustible es razonablemente complicado, pero no se crea que mucho mas que el carburador. En rigor de verdad, además de ser ineficiente, el carburador siempre fue caprichoso e impredecible, y menos confiable que un sistema de inyección.

Al respecto le propongo una comparación: ¿Cuantas veces requirió atención el carburador de su auto, y cuantas veces su televisor de color? ¿Que le hace pensar que su sistema electrónico de suministro de combustible es menos confiable que su televisor? Están los que argumentan que de una u otra forma, se las van a arreglar para que el motor con carburador arranque, y que cuando se trata de un sistema controlado electrónicamente a veces la cosa es mucho mas difícil, cuando no imposible.

Es verdad, pero dejando de lado la electrónica y sus avances, también sería posible reemplazar el televisor con una caja de títeres o el teléfono con tambores, o señales de humo... pero seguro que usted no lo haría. Debo reconocer, sin embargo, que información sobre como operan y se reparan los sistemas de inyección no sobra.

El mecánico independiente tiene grandes dificultades para poder informarse adecuadamente, se empeña hasta la camiseta para poder comprar costoso instrumental, y después se da cuenta que usar ese instrumental requiere capacitación específica, y que no es ese el instrumento que realmente necesitaba. Y todo por falta de información. Un contribución para resolver el problema está en manos de las Terminales, que reservan la información sobre sus sistemas exclusivamente para sus concesionarios, y no facilitan las cosas como para que el mecánico independiente tenga acceso a ella. Se podrán argumentar razones de política comercial, de lealtad al concesionario etc., pero ¿Quién se acuerda del Usuario? Creo que sería hora de revertir esa situación, y que las terminales abriera sus fuentes de información y de capacitación para aquellos que estén dispuestos a encarar el problema seriamente. Los usuarios del interior de nuestro País, sobre todo, lo van a agradecer.
 
Los que no conocen nada del tema suelen confundir la inyección de los motores diesel con la de los motores de encendido por chispa. Nada que ver. En el caso de los motores Diesel el combustible es introducido a muy alta presión (cien o mas veces que en los motores nafteros) directamente dentro de la cámara de combustión. Hacia el final de la compresión y cuando el aire comprimido dentro de dicha cámara se ha calentado lo suficiente (por el propio trabajo de compresión, recuerde como se calienta el inflador de una bicicleta) se inyecta el combustible, y este se inflama. En el motor Diesel, a medida que el combustible va siendo inyectado se va quemando, generando el calor suficiente como para elevar aún mas la presión dentro del cilindro y permitir que el motor entregue trabajo. Es decir que en el Diesel la mezcla de aire y combustible se va produciendo en la medida que el combustible se quema. En el motor de encendido por chispa las cosas son diferentes. Al cilindro ya ingresa una mezcla de aire y combustible, la cual será comprimida a menor presión que en el motor Diesel, e iniciará su combustión por medio de una chispa generada deliberadamente.

En el motor de chispa la idea es que al comprimirse la mezcla se caliente lo suficiente como para que todo el combustible mezclado con el aire se gasifique y facilite el proceso de combustión, pero que no se caliente tanto como para que se auto inflame, lo que traería como consecuencia el temido fenómeno de la detonación o “pistoneo”. Es por esta razón que los motores Diesel soportan una relación de compresión mayor que los de chispa. En rigor de verdad, uno de los principales factores de mayor rendimiento de los motores Diesel radica en este hecho, ya que desde el punto de vista teórico, a igualdad de relación de compresión el ciclo del motor de encendido por chispa (ciclo Otto) es de mayor rendimiento que el ciclo Diesel.

Volviendo a los motores nafteros, vemos que es necesario formar la mezcla aire\combustible antes de introducirla en el cilindro, y así lo hemos venido haciendo desde siempre por medio del carburador. Pero hubo algunas excepciones en que mecánicamente se inyectó combustible directamente en el sistema de admisión, y con excelentes resultados. Recordemos, entre otros, los Mercedes,  BMW y Peugeot que venían equipados con esos sistemas, muchos de los cuales siguen circulando alegremente.

Volviendo a los carburadores, cuando la nafta era barata y la contaminación no le preocupaba mayormente a nadie, todos éramos felices y lo aceptábamos alegremente. Pero ahora que las cosas cambiaron y respirar aire puro ha pasado a ser una situación de priviligio, el control de los gases contaminantes y de todas las porquerías que arrojamos a la atmósfera ha tomado máxima prioridad. Está en juego nuestra salud y la supervivencia de nuestros hijos, no exagero nada y es así de sencillo. Desde ya que sería injusto echarle toda la culpa de la contaminación del aire a los automotores, pero nadie puede negar que su aporte es muy importante. Tienen mucho que ver también los irresponsables ocultos, que por sus chimeneas arrojan cualquier cosa (sobre todo de noche), algunas que son visibles y otras que no. Eso es imperdonable, porque hoy día existe tecnología como para evitarlo, pero evidentemente es mas barato para muchos industriales envenenar al prójimo, y para algunas autoridades provinciales hacer la vista gorda o engordar su cuenta bancaria.

En los automóviles, el control de la contaminación empezó con los catalizadores, que intentaban de reconvertir los gases salientes del motor en algo mas o menos tolerable por el medio. Asistidos por sistemas de inyección aire en el escape, trataban de oxidar los restos de la combustión y lo lograban razonablemente bien, pero solamente con dos contaminantes, porque había un tercero que era rebelde. Se recurrió entonces a la reinyección de gases de escape en cámara de combustión, para bajar su temperatura y mejorar las cosas,  pero esto debía ser acompañado además de complicados sistemas de retardo y control mecánico del avance de encendido, de la evaporación de gases del tanque y de control de los gases del cárter. No se si usted tuvo oportunidad de ver alguno de aquellos vehículos de la década del 80 que estaban emisionados para California, porque si los vio recordará aquella maraña de tubos, tubitos, válvulas y valvulitas que cubrían el motor, con unos complicadísimos carburadores que solo Mandrake entendía, y que configuraban un auténtico disparate mecánico. Hay una regla de ingeniería básica, según la cual cuando un sistema se complica demasiado es porque ha llegado la hora de reemplazarlo por otro mas sencillo.

Es posible que a esta altura usted se esté preguntando que tienen que ver los gases contaminantes con los carburadores y los sistemas de inyección electrónica, la respuesta es sencilla: El control de los gases de escape requiere un estricto control de la combustión, solo de esta manera se logrará una composición de gases de escape tóxicos que puedan ser reconvertidos en inofensivos por medio de un catalizador. El control de la combustión solo puede lograrse por medio de una cámara de combustión adecuada, por un  riguroso control de la relación de aire y combustible, y por un exacto control que establezca el punto de encendido óptimo para cada situación. Es de vital importancia para lograr gases de escape transformables en el catalizador, mantener durante toda la gama de operación del motor un relación en peso de aire y combustible de 14,6 partes de aire por 1 parte de peso, o sea 14,6:1. Algunos autores en lugar de hablar de partes de combustible y partes de aire prefieren comparar la relación de aire y combustible (A/C) química ideal o estequiométrica con la que realmente tiene el motor en cuestión y llaman a ese valor lambda (o con la letra griega 8 ). Cuando el valor de A/C teórico coincida con el A/C del motor será 8 =1. Como la relación teórica también es 14,6:1, 8 =1 es exactamente el valor que deberá mantener constante el sistema de inyección para que todo funcione OK.

Le recuerdo que los principales contaminantes que emite el escape de un motor naftero son los NOx (óxidos de nitrógeno), el CO (monóxido de carbono), y los HC (hidrocarburos no combustionados). En la proporción que sea, siempre son dañinos, pero el tema está en que si nos se los controla ese daño cobra real importancia, pudiendo llegar a ser mortales, principalmente el CO, que no puede ser detectado por nuestros sentidos.

De las cámaras de combustión actuales ya hablaremos oportunamente, pero bástele saber que si bien son mas eficientes con inyección, también pueden funcionar con un carburador. El principal problema con el carburador reside en que entre él y la cabeza de cilindros está el llamado múltiple o colector de admisión, que se ocupa de distribuir la mezcla formada en el carburador a cada uno de los cilindros. Como las gotitas de combustible no han sido tan bien entrenadas como el aire para seguir las diferentes formas que presenta el colector de admisión, el resultado es el balance de mezcla que llega a cada cilindro es diferente. Es por ello, independientemente de otras incapacidades propias del carburador, que resulta imposible sostener el 8 =1 con un carburador. La solución viene entonces de la mano de un sistema que se asegure que de suministrar la misma cantidad de aire a cada cilindro, y que a las puertas de este se ocupe de proveerle la exacta cantidad de combustible requerida para las RPM del motor y la apertura de mariposa correspondiente. Eso es exactamente lo que hace un sistema de inyección multipunto. Como complemento a ello, todos los sistemas de inyección naftera actuales se ocupan de que la chispa salte en el momento mas adecuado.

Cambiemos un poco el rumbo y pensemos que el cambio de un sistema de control netamente mecánico a otro “mecatrónico” que combina controles mecánicos y electrónicos solo ha sido posible gracias a la incorporación de la tecnología digital y de los microprocesadores, que se han introducido en nuestras vidas y costumbres sin que prácticamente no nos diéramos cuenta. Es evidente estas nuevas tecnologías están cambiando el rumbo de la humanidad,  que están acelerando la llegada de lo que viene, ayudando a cortar camino al futuro de manera impresionante. Creo que nunca la humanidad tuvo la oportunidad de asistir a un cambio tan radical como el que ha ocurrido en estas últimas décadas, y como el que vendrá en las próximas. La realidad supera a la ficción y en muchos casos nos supera a nosotros mismos. Nos acostumbramos muy rápidamente a estos cambios, los aceptamos, incorporamos, y aplicamos inmediatamente, y sin darnos cuenta de pronto estamos haciendo cosas, que solo existían en las novelas de ciencia ficción. Creo, y lo reitero, que el gran protagonista de este cambio ha sido el manejo digital y programado de la información, o si lo quiere poner en términos mas sencillos la miniaturización (los famosos “chips”) de circuitos electrónicos, capaces de manejar información en forma programada. Podemos a través de ellos controlar cosas en formas sorprendentes, e imposibles de lograr por otros medios. Como no podía ser de otra forma, estos avances han alcanzado a los automotores, mas que alcanzado han invadido este terreno y debemos acostumbrarnos a convivir con ellos, a conocerlos, apreciarlos y respetarlos, no a temerlos, como en muchos casos ocurre.

Sucede también que en nuestro caso particular esta onda de nueva tecnología nos alcanza de manera casi explosiva. Acostumbrados a aquellos dinosaurios de seis cilindros (algunos un poco mas pequeños y de cuatro cilindros también), que se perpetuaron durante dos décadas con “revolucionarios” cambios en la grilla delantera, el tablero, los faros de cola, las llantas o el techo vinílico, pero que esencialmente seguían siendo en su mayoría inestables e inseguras masas de acero traganaftas diseñadas fines de la década del 50. Pasar de aquellos aparatos puramente mecánicos a los actuales, con un creciente y complejo control electrónico no resultó sencillo. Menos sencillo todavía cuando no existió una concientización tanto para el público como los mecánicos sobre la tecnología de los nuevos vehículos. O lo que es mas grave aún, cuando los fabricantes locales adoptan al respecto una política de misteriología del conocimiento (a contramano con el resto del mundo) en una supuesta protección de los intereses del concesionario. Al respecto yo insisto: de los intereses del usuario, del cliente comprador ¿quien se ocupa?.

Bueno, ya se me pasó el momento mecánico-filosófico y vuelvo a la realidad. Todo esto viene a que le quería seguir hablando sobre la inyección electrónica de combustible. Reiteremos el concepto de que para poder transformar los gases quemados originarios del motor en algo razonablemente compatible con el medio ambiente y los seres vivos, se hace necesaria su transformación en un catalizador. Para que dicho catalizador funcione eficientemente es necesario que los gases que ingresan a él tengan una composición determinada, y esta composición solo se logra en los motores nafteros si la relación de aire y combustible se mantiene en un entorno muy estrecho dentro de las 14.6 partes en peso de aire por cada parte en peso de combustible, es decir con una relación de aire y combustible de 14.6:1. Los motores con carburador, a los que nos acostumbramos durante tantos años, son incapaces de poder hacer esto, de mantener tal grado de exactitud en la relación de aire y nafta. Es necesario entonces un dispositivo que se ocupe de mantener ese valor de 14.6: bajo cualquier condición de marcha.  Es allí donde toma intervención un controlador electrónico, que se ocupará de regular la cantidad de combustible que va a ingresar a cada cilindro durante el funcionamiento del motor.

Como ya hemos visto, el carburador forma la mezcla combustible dentro de sí, y la distribuye a los cilindros mediante el colector o “múltiple” de admisión. Sabemos también que esta distribución adolece de serios problemas, y que como consecuencia de ello no llega a todos los cilindros la misma cantidad de mezcla, o lo que es peor aún, no mantiene una relación de aire/combustible pareja. Debido a esto, y según el régimen de giro y de carga del motor algunos cilindros pueden estar extremadamente pobres, mientras que otros, simultáneamente, estarán ricos. Esto, además de hacer que el motor funcione en forma irregular (aunque no se note externamente)  complica la cantidad de contaminantes, y hace que ningún catalizador pueda funcionar eficientemente.

Dado que generalmente lo que resulta mas dificultoso de distribuir a los cilindros es el combustible, y no el aire, la solución puede venir por el lado de dosificar exactamente, a la entrada de cada cilindro, la cantidad adecuada de combustible. Esto se puede hacer mecánicamente, y como ya expresáramos en el número anterior, se hizo, y con éxito. Pero la regulación mecánica no es lo suficientemente fina, además de que el sistema resulta muy caro. Sin embargo siguiendo la línea de la inyección, si logro manejar mediante un sistema eléctrico, controlado electrónicamente, la cantidad de combustible inyectada a los cilindros, el problema parecería estar resuelto. Para simplificarle la imagen, y salvando las distancias, piense en un portero eléctrico: mientras usted mantiene el pulsador apretado, la cerradura del portero eléctrico recibe corriente eléctrica, la que energiza un electroimán y mueve el pestillo permitiendo que la puerta se pueda abrir. Cuando suelta el pulsador deja de actuar el electroimán, un resorte vuelve el pestillo a la posición de cerrado, y la puerta permanece cerrada. Usted tomó la decisión de abrir el pestillo, y mediante un impulso eléctrico lo mantuvo abierto y lo cerró cuando quiso hacerlo. Imagínese entonces un pequeño inyector alimentado con combustible a presión, colocado un poco antes de la entrada del cilindro, y que funcione mediante un principio similar: cuando recibe un pulso eléctrico se abre, y se mantiene abierto mientras dure ese pulso permitiendo la salida de combustible. Al cesar dicho pulso un resorte lo cierra, y cesa también el flujo de combustible. Si el inyector en cuestión puede abrir y cerrar lo suficientemente rápido como para seguir los movimientos del pistón, si se mantiene la presión de alimentación al inyector constante, y manteniendo también constante también el o los orificios a través de los cuales e inyectará la nafta, puedo controlar la cantidad de combustible inyectado controlando el tiempo en que permanece abierto el mencionado inyector.

Es así de fácil. Resuelto entonces el tema del inyector, necesito controlar exactamente en que momento se abrirá, y cuanto tiempo permanecerá abierto. Dado que estamos hablando de milésimas de segundo, es una buena ocasión para cederle el control de la tarea a un microprocesador, para que siguiendo una secuencia perfectamente programada, y en función de lo que le está pasando al motor, decida el instante en que se deberá abrir, y lo mantenga abierto el tiempo necesario.

Vamos a describir un sistema básico rápidamente, ya que hacerlo en detalle requeriría de varios números completos de toda la revista, pero el objeto de este artículo no es formar especialistas, sinó de que usted entienda el porque y como de la inyección de combustible de la manera mas sencilla posible.

Mientras se maneja un automóvil, por lo general se varía en forma constante la posición del pedal del acelerador, y en función de ello el motor responde entregando mas o menos potencia y variando constantemente su régimen de marcha. O sea que esta cambiando la potencia generada y el número de rpm. ¿Como enseñarle al sistema electrónico que adapte la cantidad de combustible exactamente para cada circunstancia? El asunto pasa por disponer de un pequeño procesador ( si quiere puede llamarlo “computadora”)  dotado con un programa, que tenga previstos los diferentes estados a los que puede estar sometido el motor, y  que reaccione adecuadamente en cada caso. Para que esto sea posible debemos suministrarle a ese sistema “ojos” y “oídos”, que le permitan saber que está pasando y en base a ello tomar la mejor decisión.

Es decir, que el sistema deberá tener sensores que le informen que está sucediendo, deberá procesar adecuadamente esa información, y actuará en consecuencia, determinando que cantidad de combustible corresponde inyectar, y que avance de encendido es el mas conveniente para cada situación. ¿Que bonito, no?. Casi perfecto.
Las principales señales que el sistema deberá considerar serán las rpm, el  volumen de aire aspirado (sonda volumétrica o sensor MAP)  y la temperatura de ese aire (sensor de temp. de aire). Deberá informarse a que temperatura esta el motor (un motor frío requiere mas riqueza de mezcla de la ordinaria para poder arrancar, y una vez calentado deberá retornar a la riqueza normal), y para ello tiene un sensor de temperatura de agua.

Deberá saber si el vehículo esta siendo sometido a una aceleración brusca, cosa que hace midiendo la rapidez con que se abre la mariposa del acelerador. Deberá tomar acciones correctivas si nos metieron el perro con la nafta y el motor comienza a detonar, para lo cual tiene “escuchas” que registran en cuanto aparece el pistoneo y le avisan al computador, para que pueda atrasar el encendido lo necesario e impedir que el motor se dañe. Si existiera, deberá controlar la presión del turbocompresor para evitar que vuele todo, y si hace falta desconectar el aire acondicionado, que indirectamente también aporta calor al sistema de enfriamiento del motor. Cuando el motor esté regulando se deberá ocupar de mantener la velocidad de ralentí constante ( si por ejemplo pongo a funcionar el aire acondicionado o acciono la dirección hidráulica para estacionar). De vez en cuando, se tomara el trabajo de aspirar los gases de combustible que puedan haberse formado en el tanque, evitando que estos contaminen la atmósfera. Y como broche de oro el sistema se va a mantener en diálogo casi constante con una nariz electrónica, que se ocupa de olfatear permanentemente los gases de escape y determinar si tienen la composición adecuada como para ser tratados en el catalizador, dispositivo conocido como sonda lambda.

Este maravilloso aparatito es un autentico alcahuete, que le informa permanentemente a la unidad de control cuán rica o pobre está la mezcla, o en otros términos cuanto está alejada la mezcla realmente suministrada al motor de la mezcla ideal, para que tome las acciones correctivas y ajuste al valor deseado. Por citar un ejemplo de como se pueden complicar las cosas y las variables que deber ser tomadas en cuenta veamos que sucede en el momento de un arranque con motor frío. Cuando el motor está frío es necesario enriquecer la mezcla para que pueda arrancar, cosa que el sistema hará, dado que el sensor de temperatura de agua de dice que el motor está frío.  Si la mezcla se enriquece la sonda lambda se quejará airadamente pidiendo que se empobrezca la mezcla, y si
si el controlador le hace caso y la empobrece el motor se para. ¿Que hacer entonces? El controlador va a ignorar los gritos de la sonda hasta tanto el motor alcance los 60ºC aproximadamente, momento en que comenzará a ajustar la relación de aire y combustible siguiendo las indicaciones de la sonda.

Punto y aparte, hasta aquí estamos todos convencidos de que la inyección electrónica es el futuro y lo mas parecido a la perfección, pero…
¿Como se sentiría usted si ha estado explicando las ventajas de algo, sus fundamentos y avances, mostrándolo como la octava maravilla,  y le ocurre que de pronto toma conciencia de que eso ya está superado, que comenzando a ser obsoleto? Eso está pasando con la inyección de combustible tal como la conocemos. Ni hablemos del carburador, porque sería algo así  como hablar de un fósil.

En muchas de las oportunidades que tengo de charlamos con mis amigos los mecánicos, los chicos de las escuelas técnicas, y los muchachos de la universidad, abordamos el tema de la obsolecencia del conocimiento. Mantenerse razonablemente informado resulta hoy en día una tarea titánica, a veces no tanto por como conseguir la información, sino por tener tiempo para digerirla. A esto se superpone el insalvable inconveniente de que si uno se queda un tiempo sin actualizar sus conocimientos, cuando decide hacerlo ha pasado tanta agua bajo el puente que resulta prácticamente imposible ponerse al día. Ocurre que los avances tecnológicos se superponen a una velocidad alucinante, y que esa velocidad aumenta día a día. Uno comienza a tener la sensación de que en temas tecnológicos está llegando siempre tarde a todas partes.

El casamiento entre los controles electrónicos “inteligentes” y los sistemas mecánicos avanzados está cada vez mas afianzado, los electrónicos se ven en muchos casos obligados a refrescar algunos conceptos de mecánica, y a los mecánicos nos sucede lo mismo con la electrónica. Ha nacido una nueva ciencia, que en mundo se está llamando “Mechatronics”, y hacia ella vamos de cabeza. Es por eso mi amigo que le sugiero que no se quede dormido, porque lo que se viene es cada vez mas complejo de entender, y si se le pierde un capítulo…

Como le decía, el concepto de inyección electrónica tal como lo conocemos, es decir el de inyectar combustible el conducto de admisión, a baja presión, y antes de la válvula de admisión, ya ha sido superado por otro, que si bien no es nuevo, parecería haber sido perfeccionado. Se trata de la inyección directa, que ya fue ensayada hace varias décadas, pero que siempre adoleció de inconvenientes por el taponado de los inyectores y por el control de caudal inyectado, que en aquel entonces se efectuaba mecánicamente y no mediante dispositivos electrónicos programables.

Veamos como han cambiado los conceptos del sistema multipunto convencional a los nuevos sistemas de inyección directa. Piense usted lo siguiente : en un sistema de inyección convencional, en cada ciclo de admisión se genera una nubecita de combustible pulverizado (con una presión de 3.5 Kg/cm2 ) a la entrada del cilindro, antes de la válvula de admisión. De alguna manera esta nube o spray de combustible pulverizado si interpone al ingreso de aire a dicho cilindro, digamos que “molesta” a la libre circulación de aire, y de alguna forma es un factor limitante a la cantidad de oxígeno que puede ingresar al cilindro. Si en cambio yo permito al aire ingresar libremente al cilindro, sin incorporarle nada y el combustible lo suministro directamente dentro del cilindro, y lo hago a 50 Kg/cm2, estaré logrando dos cosa: permitir que ingrese una mayor cantidad de aire (mejoro el llenado del cilindro) y lograré un mejor pulverizado del combustible, facilitando su vaporización y mejorando consecuentemente las condiciones de combustión. Si esto funciona sin que se tapone el inyector es fantástico, ya que estaría logrando mayor potencia y mejor combustión, con la consecuente mejor calidad de gases de escape y economía de combustible. A esto vamos a agregarle un tipo de cámara de combustión y de ingreso de combustible que permita formar una mezcla extremadamente pobre e inflamarla, y hacerlo de manera en que se impida virtualmente la detonación (o como lo llamamos nosotros “el pistoneo”). Y como no pistonea le aumento la relación de compresión a 12.5:1 transformando al motor en un auténtico petardo. Como broche de oro digamos que todo esto lo puedo lograr reduciendo el consumo en el orden del 15%. ¿Es este un artículo serio o el resultado de un par de botellas de whisky? Este portento existe y funciona perfectamente, se llama GDI (Gasoline Direct Inyection) , y ya se habla de el como el sistema de inyección que reemplazará a los actuales.

En el GDI se han revisado varios conceptos. Uno de ellos el de la utilización de mezclas de aire y combustible extremadamente pobres, tanto que no es posible iniciar la combustión en ellas por los métodos convencionales de salto de chispa. Para resolver el problema de la ignición con mezclas de este tipo se recurrió a lo que se conoce como “principio de carga estratificada”, consistente (en forma aproximada) en algo así como inyectar en una primera etapa muy poco combustible como para permitir que se forme una mezcla extremadamente pobre (del orden de 30 a 40: 1) y una segunda etapa, sobre el final de la inyección, de mezcla suficientemente rica como para encienda ante una chispa sin dificultad.

Si simultáneamente a la aparición de la mezcla rica hago saltar la chispa, dicha mezcla rica se inflamará, y suministrando la energía necesaria como para inflamar a toda la mezcla pobre que había inundado previamente el cilindro. El resultado es el de una economía de combustible sorprendente, con valores que superan a los de motores diesel de igual cilindrada. El principio de carga estratificada se conoce y experimentado desde hace un par de décadas, pero resultaba costoso y poco confiable, mientras que el GDI ha propuesto una solución simple y eficiente. Los fabricantes que han desarrollado estos sistemas (Mitsubishi, Toyota, Audi, entre otros) aseguran que se alcanzan reducciones en el consumo de combustible del orden del 15% y de gases tóxicos contaminantes del 97%. Los ecologistas pueden estar tranquilos, ya que las emisiones de gases de escape están bajo total control. El Nox  es eliminado en gran parte mediante la reinyección de gases de escape (del orden del 15%, sistema EGR , Exhaust Gas Recirculation)), con lo que se reducen los picos de temperatura de combustión y se minimiza la formación de los hoy tan temidos Nox  u óxidos de nitrógeno.  El resultado ha sido reducir las emisiones en el 97% respecto de los motores que utilizan el conocido 14.7:1 de aire/combustible. Parte de estos resultados espectaculares es debida al desarrollo de un nuevo catalizador eficiente para estos valores de A/C. El problema que tiene dicho catalizador, es que resulta extremadamente sensible a la presencia de azufre, aún en cantidades ínfimas, siendo esta una condición limitante para su uso generalizado, dado que las naftas convencionales  sobrepasan este límite. Se plantea, sin embargo, para su utilización un problema con el contenido de azufre de las naftas. Se sabe que el azufre es uno de los peores enemigos de los catalizadores. En Japón  el contenido de azufre está limitado a 100 partes por millón (ppm) y en el Estado de California a 80 ppm, mientras en el resto del mundo las naftas contienen de 300 a 400 ppm, y se sabe  que los sistemas GDI  tienen inconvenientes en la emisión de gases cuando se alcanzan las 200 ppm o mas y sus fabricantes se niegan a poner disponer esa tecnología hasta tanto las naftas no estén dentro de los valores solicitados para mantener con vida a los catalizadores...

El tema concreto es que mientras tengamos naftas con mas de 150 ppm no podremos acceder a esta tecnología. La cuestión pasa por quién se hace cargo del problema: para contribuir a resolver el tema de los catalizadores: ¿deben los fabricantes hacer catalizadores cada vez mas sofisticados y costosos, las petroleras desarrollar combustibles mas elaborados y libres de azufre, o ambos sentarse a la mesa y buscar la solución en conjunto?. Los intereses en juego son impresionantes y las discusiones también, pero mientras ellos discuten nosotros respiramos cada vez peor.

Usted se habrá percatado que en las revistas especializadas, el tema de la emisión de gases de escape y su posterior tratamiento esta encabezando el orden de factores a ser tomados en cuenta cuando se trata de desarrollar un determinado vehículo. La cosa va en serio, y por si todavía no se dio cuenta, vaya tomando conciencia de que el tema de la contaminación ambiental no es una moda ni una exageración, es un tema en el que ponemos en juego nuestro futuro y el de nuestros hijos.

Volviendo al sistema GDI digamos que tiene dos modos de inyección de combustible: uno mientras está con valores de torque medios o bajos, y otro cuando el motor es solicitado a cargas mas altas o en la gama alta de rpm. Para el primer caso se recurre al mencionado sistema de carga estratificada, que se desarrolla durante la fase de compresión del motor. En el segundo caso, la inyección de combustible se produce durante la etapa de admisión y se logran varios objetivos: Al ingresar combustible muy finamente pulverizado, se obtiene una mezcla homogénea que produce además un efecto de enfriamiento del cilindro. De esta manera se minimiza la posibilidad de detonación, permitiendo elevar la relación de compresión hasta 12.5:1 con combustibles de 95 octanos. De esta forma se mejora el consumo, la potencia obtenible y la reacción del motor ante aceleradas súbitas.

Contribuyen también una especial configuración del pistón, del conducto de admisión y del inyector, que además de pulverizar el combustible lo introduce formando un cono de combustible finamente pulverizado que tiene un cierto movimiento de rotación sobre si eje. El resultado de toda esta combinación es un aumento generalizado en potencia y par torsor del orden del 10%.

Mas potente, mucho mas económico, y no contaminante, ¿que otra cosa se puede pedir? Es por eso que como le decía al principio, mas vale que pongamos las barbas en remojo, porque si se nos pierde un capítulo del libro de la nueva tecnología no estaremos en condiciones de entender absolutamente mas nada de todo lo que se viene. Si usted es solo un aficionado no hay problemas, pero si su trabajo tiene que ver con la tecnología automotriz le sugiero que no se duerma.

Fue un gusto compartir estas páginas con usted. Le mando un abrazo.

©2003 Ing. ALBERTO GARIBALDI - AUTOTECNICA.