Cómo funciona un sistema de inyección de combustible

Para que el motor funcione sin problemas y de forma eficiente debe recibir la cantidad correcta de mezcla de combustible y aire (de acuerdo a su amplia demanda).

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Sistema de inyección de combustible

Los autos con motor de combustible utilizan inyección indirecta. Una bomba envía el combustible hacia el compartimiento del motor y entonces éste se inyecta en el colector de admisión por un inyector. Puede ser tanto un inyector separado para cada cilindro como uno o dos inyectores en el colector de admisión.

La mezcla de combustible/aire suele ser controlada por el carburador, un instrumento que no es perfecto en lo absoluto.

La principal desventaja es que un solo carburador, que suministre a un motor de cuatro cilindros, no le puede dar a cada cilindro la misma mezcla de combustible/aire debido a que algunos cilindros están más lejos del carburador que otros.

Una solución es colocar carburadores dobles, aunque son difíciles de ajustar correctamente. En vez de ello, muchos autos están siendo equipados con motores de inyección de combustible, donde el combustible es entregado en cantidades precisas. Estos motores suelen ser más eficientes y potentes que los que tienen carburadores, también pueden ser más económicos y generar menos emisiones contaminantes.

Inyección de combustible diesel

El sistema de inyección de combustible en los autos a nafta (gasolina) es siempre indirecto, la nafta se inyecta en el colector de entrada o puerto de entrada en vez de hacerlo en las cámaras de combustión. Esto asegura que el combustible se mezcle bien con el aire antes de entrar en la cámara.

Muchos motores diesel usan la inyección directa. Esta consiste en la inyección directa de diesel en el cilindro (lleno de aire comprimido). Otros utilizan la inyección indirecta, la cual consiste en inyectar el combustible diesel en la cámara de pre-combustión que tiene un pasaje estrecho conectado a la culata.

Sólo se introduce aire en el cilindro. Éste se calienta mucho por la compresión y atomiza combustible inyectado al final del golpe de compresión auto-encendido.

Inyección básica

Todos los sistemas modernos de inyección de combustible utilizan inyección indirecta. Una bomba especial envía el combustible a presión desde el tanque de combustible hasta el compartimiento del motor donde, todavía bajo presión, se distribuye individualmente en cada cilindro.

Dependiendo del sistema en particular, el combustible es disparado hacia el colector de entrada o puerto de entrada a través de un inyector. Esto funciona de manera muy similar a la boquilla de pulverización de una manguera, asegurando que el combustible salga como una niebla fina. El combustible se mezcla con el aire que pasa por el colector de entrada o puerto y la mezcla de combustible/aire entra en la cámara de combustión.

Algunos autos tienen múltiples puntos de inyección de combustible por donde cada cilindro es alimentado por su propio inyector. Esto es complejo y puede ser costoso. Es más común tener una inyección de un sólo punto en donde un único inyector alimenta a todos los cilindros o un inyector cada dos cilindros.

Inyectores

Los inyectores por los que se pulveriza el combustible se atornillan, primero la boquilla, ya sea en el colector de entrada o la culata. Estos se encuentran en ángulo para que la pulverización de combustible se dirija hacia la válvula de entrada.

Los inyectores pueden ser uno de dos tipos, dependiendo del sistema de inyección. El primer sistema utiliza inyección continua, donde el combustible es rociado en todo momento en el puerto de entrada mientras el motor está en marcha. El inyector simplemente actúa como una boquilla de pulverización fina para el combustible (no controla el flujo de combustible). La cantidad rociada es controlada por una unidad de control mecánica o electrónica, es como abrir o cerrar una canilla.

El otro sistema es la inyección temporizada (inyección pulsada), donde el combustible es entregado en enormes cantidades para que coincida con el golpe de admisión del cilindro. Al igual que con la inyección continua, la inyección temporizada también puede ser controlada de forma mecánica o electrónica.

Los primeros sistemas eran controlados mecánicamente. A menudo son denominados inyección de combustible y el flujo de combustible es controlado por un regulador mecánico. Estos sistemas sufren el inconveniente de ser mecánicamente complejos y tener mala respuesta para respaldar al acelerador.

Los sistemas mecánicos han sido sustituidos en su mayoría por la inyección electrónica de combustible. Esto es gracias a la creciente confiabilidad y disminución de los costos de los sistemas de control electrónico.

Inyección mecánica de combustible

Sistema mecánico de inyección de combustible Lucas

Sistema mecánico de inyección de combustible Lucas

En el sistema de Lucas, el combustible del tanque se bombea a alta presión hacia un acumulador de combustible. A partir de ahí pasa al distribuidor de combustible, que envía una ráfaga de combustible a cada inyector, desde donde se dispara hacia el puerto de entrada. El flujo de aire se controla por la solapa de una válvula que se abre en respuesta al pedal del acelerador. Como el flujo de aire aumenta, el distribuidor de combustible automáticamente aumenta el flujo de combustible a los inyectores, para mantener correctamente equilibrada la mezcla de combustible y aire. Para el arranque en frío, un ahogo en el tablero, o en modelos más nuevos una unidad de control de microprocesador, acciona un inyector especial de arranque en frío, que inyecta combustible adicional para crear una mezcla más rica. Una vez que el motor se ha calentado a una determinada temperatura, un interruptor térmico automáticamente corta al inyector de arranque en frío.

La inyección mecánica de combustible fue utilizada en los 60's y 70's por muchos fabricantes en sus autos deportivos de alto rendimiento y Sedán. Uno instalado en muchos autos británicos, incluyendo el PI Triumph TR6 y 2.500 PI, fue el sistema Lucas PI, el cual es un sistema temporizado.

Una bomba electrónica de alta presión se encuentra colocada cerca del tanque de combustible y bombea el combustible a una presión de 100 psi hasta el acumulador. Se trata básicamente de un depósito a corto plazo que mantiene constante la presión del suministro de combustible y también suaviza los impulsos de éste que suben por la bomba.

Desde el acumulador, el combustible pasa por un filtro de papel y luego es alimentado en la unidad de control de medición de combustible, también conocida como distribuidor. Esta unidad es accionada desde el árbol de levas y su trabajo, como su nombre lo indica, es la de distribuir el combustible a cada cilindro, en el momento correcto y en las cantidades adecuadas.

La cantidad de combustible inyectado es controlada por una válvula de charnela, situada en la toma de aire del motor. La tapa se encuentra debajo de la unidad de control y sube y baja en respuesta al flujo de aire. Al abrir el acelerador, la "succión" de los cilindros aumenta el flujo de aire y la tapa se levanta. Esto altera la posición de la válvula para desviar la presión, ubicada dentro de la unidad de control de medición, y permite que más combustible sea rociado en los cilindros.

Desde el distribuidor se suministra el combustible a cada uno de los inyectores. El combustible se rocía hacia el puerto de entrada en la culata. Cada inyector tiene una válvula de resorte que se mantiene cerrada por la presión de su resorte y sólo se abre cuando el combustible es rociado.

En el arranque en frío, a diferencia del carburador, no es posible bloquear sólo una parte del flujo de aire para enriquecer la mezcla de combustible/aire. En vez de esto, un control manual en el tablero (parecido a una perilla del ahogador) o, en modelos más nuevos, un microprocesador altera la posición de la válvula para desviar la presión dentro del distribuidor. Esto activa un inyector adicional, montado en el colector, que pulveriza combustible adicional para enriquecer la mezcla.

Sistemas de inyección electrónica

Inyección electrónica de combustible Bosch

Inyección electrónica de combustible Bosch

Un sistema electrónico es operado en su totalidad por una unidad de control de microprocesador. Esto mide factores tales como la temperatura del motor, la posición del acelerador y la velocidad del motor, para calcular la mezcla de combustible y aire requerido por el motor y su temporización hacia los inyectores.

La principal diferencia entre la inyección electrónica y mecánica es que el sistema electrónico se controla con un microprocesador complejo (conocido también como unidad electrónica de control), que es básicamente una computadora en miniatura.

Esta computadora se alimenta con información de los sensores montados en el motor. Estos miden factores como la presión del aire, la temperatura en la entrada de aire y el motor, la posición del acelerador y la velocidad del motor. Toda esta información permite que un sistema electrónico mida el combustible con más precisión que el sistema mecánico simple, el cual se basa simplemente en la detección del flujo de aire.

La computadora compara las señales de entrada de los sensores con la información ya programada de fábrica y determina con exactitud la cantidad de combustible que debería ser enviado al motor. A continuación, le da una señal a la válvula de encendido/apagado en el inyector para que se abra y rocíe combustible en el puerto de entrada. Todo esto ocurre en una fracción de segundo. La unidad de control responde instantáneamente a los cambios en la posición del acelerador, temperatura y presión de aire.

El sistema electrónico mejora el control sobre el flujo de combustible y funciona con una presión inferior a la del sistema mecánico, por lo general en torno a los 25-30 psi. Esto hace que funcione de forma más silenciosa que el sistema mecánico.

Un sistema típico es el Bosch LJetronic, que se encuentra instalado en una amplia gama de autos europeos. En este sistema el combustible es llevado desde el tanque por una bomba electrónica y luego distribuido en los inyectores por caños. El sistema bombea más combustible del necesario para la inyección y un circuito en bucle devuelve el excedente al tanque de combustible por medio de un regulador de presión, que mantiene la presión constante en los caños.

Las válvulas de los inyectores se mantienen cerradas por resortes y son abiertas por solenoides (electroimanes) cuando la unidad de control lo indica. La cantidad de combustible inyectado depende del tiempo en el que el solenoide mantiene abierto al inyector.

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Traducido por Juan Pita

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