Un inyector unitario ( UI ) es un sistema de inyección directa de combustible integrado de alta presión para motores diesel , que combina la boquilla del inyector y la bomba de inyección en un solo componente. La bomba de émbolo utilizada suele ser impulsada por un árbol de levas compartido . En un inyector unitario, el dispositivo suele ser lubricado y enfriado por el propio combustible.
La inyección de alta presión ofrece beneficios de potencia y consumo de combustible en comparación con la inyección de combustible a baja presión anterior al inyectar combustible como una mayor cantidad de gotas más pequeñas, lo que proporciona una relación mucho mayor entre el área de la superficie y el volumen. Esto proporciona una vaporización mejorada de la superficie de las gotas de combustible y, por lo tanto, una combinación más eficiente del oxígeno atmosférico con el combustible vaporizado, lo que proporciona una combustión más completa y limpia.
Historia
En 1911, se emitió una patente en Gran Bretaña para un inyector unitario que se asemeja a los que se utilizan hoy en día de Frederick Lamplough . [1]
Sistema de inyector unitario: presión óptima en cada cilindro El sistema de inyector unitario es un sistema controlado electrónicamente desarrollado por Bosch para inyección directa diésel. Es adecuado para automóviles y vehículos comerciales ligeros con una capacidad de motor de hasta 5 l y una potencia de motor de 312 hp, la primera instalación en automóviles de producción en serie fue 1998.
El uso comercial de inyectores unitarios en el de Estados Unidos comenzó a principios de 1930 en Winton motores de alimentación de locomotoras, barcos, incluso de la Armada de EE.UU. submarinos, [2] y en 1934, Arthur Fielden se concedió la patente estadounidense No.1,981,913 [3] en el diseño de la unidad de inyección [ 4] utilizado posteriormente para los motores diésel de dos tiempos de General Motors . La mayoría de los motores diésel de tamaño mediano usaban una sola bomba e inyectores separados, pero algunos fabricantes, como Detroit Diesel [5] y Electro-Motive Diesel, se hicieron bien conocidos por favorecer los inyectores unitarios, en los que la bomba de alta presión está contenida dentro del inyector. sí mismo. La presentación de ASME de 1951 de EW Kettering entra en detalles sobre el desarrollo del inyector unitario moderno. [6] También Cummins PT (presión-tiempo) es una forma de inyección unitaria donde los inyectores de combustible están en un riel común alimentado por una bomba de baja presión y los inyectores son accionados por un tercer lóbulo en el árbol de levas. La presión determina la cantidad de combustible que reciben los inyectores y el tiempo lo determina la leva.
En 1994, Robert Bosch GmbH suministró el primer inyector unitario electrónico para vehículos comerciales, y pronto lo siguieron otros fabricantes. En 1995, Electro-Motive Diesel convirtió sus motores diésel 710 a inyección electrónica de combustible, utilizando un EUI que reemplaza a la interfaz de usuario.
Hoy en día, los principales fabricantes incluyen a Robert Bosch GmbH , CAT , [7] Cummins , [8] Delphi , [9] [10] Detroit Diesel , Electro-Motive Diesel . [11]
Diseño y tecnología
El diseño del inyector unitario elimina la necesidad de tuberías de combustible de alta presión y, con ello, sus fallas asociadas, además de permitir que se produzca una presión de inyección mucho mayor. El sistema de inyector unitario permite una sincronización precisa de la inyección y un control de cantidad como en el sistema de riel común . [12]
El inyector unitario está instalado en la culata del motor , donde el combustible se suministra a través de conductos integrales mecanizados directamente en la culata. Cada inyector tiene su propio elemento de bombeo y, en el caso del control electrónico, también una válvula solenoide de combustible . El sistema de combustible se divide en el sistema de suministro de combustible de baja presión (<500 kPa ) y el sistema de inyección de alta presión (<2000 bar ). [13]
Características técnicas:
- La característica especial del sistema de inyector unitario es que se asigna una bomba individual a cada cilindro.
- Por lo tanto, la bomba y la boquilla se combinan en un conjunto compacto que se instala directamente en la culata.
- El sistema de inyección unitaria permite altas presiones de inyección de hasta 2.200 bar.
Ventajas:
- Alto rendimiento para un motor limpio y potente
- Alta potencia del motor equilibrada con bajo consumo y bajas emisiones del motor.
- Alto grado de eficiencia gracias al diseño compacto
- Bajo nivel de ruido debido al montaje directo en el bloque del motor.
- Presiones de inyección de hasta 2.200 bar para la combinación ideal de mezcla aire-combustible.
Principio de funcionamiento
La operación básica se puede describir como una secuencia de cuatro fases separadas: la fase de llenado , la fase de derrame , la fase de inyección y la fase de reducción de presión .
Una bomba de suministro de combustible de baja presión suministra combustible diesel filtrado a los conductos de combustible de la culata de cilindros y a cada puerto de combustible del inyector del inyector de émbolo de la bomba de carrera constante, que funciona con un árbol de levas en cabeza .
- Fase de llenado
- El elemento de la bomba de carrera constante en el camino hacia arriba extrae combustible desde el conducto de suministro hacia la cámara, y mientras la válvula solenoide eléctrica permanezca desenergizada, la línea de combustible está abierta.
- Fase de derrame
- El elemento de la bomba está bajando, y mientras la válvula solenoide permanezca desenergizada, la línea de combustible está abierta y el combustible fluye hacia el conducto de retorno.
- Fase de inyección
- El elemento de la bomba todavía está bajando, el solenoide ahora está energizado y la línea de combustible ahora está cerrada. El combustible no puede volver al conducto de retorno y ahora es comprimido por el émbolo hasta que la presión excede la presión de "apertura" específica, y la aguja de la boquilla del inyector se eleva, permitiendo que el combustible sea inyectado en la cámara de combustión .
- Fase de reducción de presión
- El émbolo todavía está en su camino hacia abajo, la ECU del motor desenergiza el solenoide cuando se entrega la cantidad requerida de combustible, la válvula de combustible se abre, el combustible puede fluir de regreso al conducto de retorno, causando una caída de presión, lo que a su vez causa la aguja de la boquilla del inyector para cerrar, por lo tanto, no se inyecta más combustible.
- Resumen
- El inicio de una inyección está controlado por el punto de cierre del solenoide, y la cantidad de combustible inyectado está determinada por el tiempo de cierre, que es el tiempo que el solenoide permanece cerrado. La operación del solenoide está completamente controlada por la ECU del motor.
Funciones adicionales
El uso de control electrónico permite funciones especiales; tales como sincronización de inyección con control de temperatura, equilibrio de cilindros (ralentí suave), apagado de cilindros individuales bajo carga parcial para reducir aún más las emisiones y el consumo de combustible, e inyección de múltiples pulsos (más de una inyección durante un ciclo de motor).
Usos y aplicaciones
Los sistemas de combustible de inyector unitario se utilizan en una amplia variedad de vehículos y motores; vehículos comerciales de fabricantes como Volvo , Cummins , Detroit Diesel , CAT , Navistar International y vehículos de pasajeros de fabricantes como Land Rover y Volkswagen Group , entre otros, y locomotoras de Electro-Motive Diesel .
Las marcas principales del Grupo Volkswagen utilizaban sistemas de inyectores unitarios (de marca "Pumpe Düse" , [14] abreviado comúnmente como "PD" ) en sus motores diésel de inyección diésel de succión (SDI) e inyección directa turboalimentada (TDI) , [15] sin embargo, este combustible El método de inyección ha sido reemplazado por un diseño common-rail, como el nuevo 1.6 TDI.
En Norteamérica , el Volkswagen Jetta , Golf y New Beetle TDI 2004-2006 son Pumpe Düse [16] (disponibles en las generaciones MK4 y MK5, con códigos de motor BEW y BRM respectivamente, los modelos más antiguos usan bomba de inyección accionada por correa de distribución) . [ cita requerida ]
Scania AB, el principal fabricante de camiones y motores diésel del Grupo Volkswagen, también utiliza el sistema de inyección unitaria, al que llaman " Pumpe-Düse-Einspritzung " o "PDE" .
Desarrollo y aplicaciones de electrónica accionada hidráulicamente (HEUI)
En 1993, CAT e International Truck & Engine Corporation [17] introdujeron la "inyección unitaria electrónica accionada hidráulicamente" (HEUI), donde los inyectores ya no funcionan con el árbol de levas y pueden presurizar el combustible independientemente de las RPM del motor. En primer lugar disponible en 7,3 L / 444 Cuin de Navistar , V8 motor diesel . HEUI utiliza la presión del aceite del motor para impulsar la inyección de combustible a alta presión, donde el método habitual de operación del inyector unitario es el árbol de levas del motor .
Las aplicaciones HEUI incluyeron el Ford 7.3L y 6.0L Powerstroke utilizado entre mayo de 1993 y 2007. International también usó el sistema HEUI para varios motores, incluidos DT 466E , DT 570, T-444E , DT-466–570, MaxxForce 5, 7, Motores 9, 10, MaxxForce DT y VT365. [ dudoso ] Caterpillar incorporó sistemas HEUI en 3116, 3126, 3406e, C7 ACERT, C9 ACERT entre otros y el motor Daimler-Detroit Diesel Serie 40 suministrado por International también incorporó un sistema de combustible HEUI. muchos fabricantes con soluciones de inyección de riel común , tecnología más nueva para cumplir con una mejor economía y se están introduciendo nuevos estándares de emisiones.
Ver también
- bomba unitaria
Notas
- ^ DeLuca, Frank. "Historia de la inyección de combustible" (PDF) . www.disa.it . Consultado el 28 de noviembre de 2009 .
- ^ "El motor diesel Winton 201A" . Archivado desde el original el 26 de junio de 2009 . Consultado el 28 de noviembre de 2009 .
- ^ "Patente de Estados Unidos 1981913" . Consultado el 28 de noviembre de 2009 .
- ^ "Bomba de combustible A. Fielden" (PDF) . Consultado el 28 de noviembre de 2009 .
- ^ Asmus, A; Wellington B. Motores diésel y sistema de combustible . ISBN 1-56091-542-0.
- ^ Kettering, EW (29 de noviembre de 1951). Historia y desarrollo del motor de locomotora de General Motors serie 567 . Reunión anual de ASME 1951. Atlantic City, Nueva Jersey: División Electro-Motive, General Motors Corporation.
- ^ "Sistemas de combustible HEUI" (PDF) . Cat.com . Caterpillar Inc. 1999 . Consultado el 4 de noviembre de 2009 .
- ^ "Sistemas de combustible - Sistemas de inyección de alta presión (HPI)" . Cummins.com . Cummins Inc . Consultado el 29 de abril de 2015 .
- ^ "Sistemas y componentes de inyección - Inyector unitario electrónico diesel Delphi E1" . Delphi.com . Delphi Automotive LLP. - Productos del fabricante: Industria de vehículos comerciales. Archivado desde el original el 30 de diciembre de 2009 . Consultado el 4 de noviembre de 2009 .
- ^ "Sistemas y componentes de inyección - Inyector unitario electrónico diesel Delphi E3" . Delphi.com . Delphi Automotive LLP. - Productos del fabricante: Industria de vehículos comerciales . Consultado el 4 de noviembre de 2009 .
- ^ "Denso apunta a los fabricantes de automóviles franceses y estadounidenses" . Europe.autonews.com. 2005-10-17 . Consultado el 8 de julio de 2018 .
- ^ "Pumpe Düse Einspritzung (PDE - UIS)" . kfztech.de (en alemán) . Consultado el 15 de septiembre de 2009 .
- ^ "La unidad de inyección de bomba eficiente" . BoschAutoParts.co.uk . Robert Bosch GmbH - Automotriz. Archivado desde el original el 31 de marzo de 2009 . Consultado el 30 de septiembre de 2008 .
- ^ "Motor TDI de 1,9 litros con Bomba Düse" (PDF) . Auburn Hills, MI 48326, EE.UU.: Volkswagen of America, Inc . Octubre de 2003. Programa de autoaprendizaje - Número de curso 841303 . Consultado el 4 de noviembre de 2009 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda )Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace ) - ^ "Sistemas de turismos - Unit Injector System (UIS)" . Bosch.de . Robert Bosch GmbH - Tecnología automotriz - Sistemas diesel. Archivado desde el original el 29 de octubre de 2009 . Consultado el 4 de noviembre de 2009 .
- ^ "Volkswagen Mk4 turbodiesel" cómo "índice, para Jettas 2004-2005 y New Beetles y Golfs 2004-2006" .
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2017 . Consultado el 18 de abril de 2018 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
Referencias
- Inyección de combustible diesel publicado por Robert Bosch GmbH, 1994 ISBN 1-56091-542-0
- Motores diésel y sistemas de combustible de A. Asmus y B. Wellington, 1988 ISBN 0-7299-0013-4