Disposición de un motor Multijet

Ahora llega la segunda generación de los motores JTD, en los Multijet. El principio técnico sobre el que se basa el desarrollo del Multijet es simple. En los motores de tipo «Common Rail» (Unijet) se divide la inyección en dos fases una preinyección, o inyección piloto, que eleva la temperatura y la presión en el cilindro antes de hacer la inyección principal para permitir así una combustión más gradual, y resultando un motor más silencioso.

El sistema Multijet evolución del principio «Common Rail» que aprovecha el control electrónico de los inyectores para efectuar, durante cada ciclo del motor, un número mayor de inyecciones respecto a las dos del Unijet. De este modo, la cantidad de gasóleo quemada en el interior del cilindro sigue siendo la misma, pero se reparte en más partes; de esta manera, se obtiene una combustión más gradual. El secreto del Multijet se basa en las características del diseño de centralita e inyectores que permiten realizar una serie de inyecciones muy próximas entre sí. Dicho proceso de inyección, desarrollado por los investigadores de Fiat Auto, asegura un control más preciso de las presiones y de las temperaturas desarrolladas en la cámara de combustión y un mayor aprovechamiento del aire introducido en los cilindros.

Descripción del sistema

La técnica utilizada en el diseño del «Common Rail» esta basada en los sistemas de inyección gasolina pero adaptada debidamente a las características de los motores diesel de inyección directa. La palabra «Common Rail» puede traducirse como «rampa de inyección», es decir, se hace alusión al elemento característico del sistema de inyección gasolina. La diferencia fundamental entre los dos sistemas viene dada por el funcionamiento con mayores presiones de trabajo en los motores diesel, del orden de /350 bar que puede desarrollar un sistema «Common Rail» a los menos de 5 bar que desarrolla un sistema de inyección gasolina.

Funciones

El sistema de inyección de acumulador «Common Rail» ofrece una flexibilidad destacadamente mayor para la adaptación del sistema de inyección al funcionamiento motor, en comparación con los sistemas propulsados por levas (bombas rotativas). Esto es debido a que están separadas la generación de presión y la inyección. La presión de inyección se genera independientemente del régimen del motor y del caudal de inyección. El combustible para la inyección esta a disposición en el acumulador de combustible de alta presión «Rail». El conductor preestablece el caudal de inyección, la unidad de control electrónica (UCE) calcula a partir de campos característicos programados, el momento de inyección y la presión de inyección, y el inyector (unidad de inyección) realiza las funciones en cada cilindro del motor, a través de una electroválvula controlada.

La instalación de un sistema «Common Rail» consta:

• Unidad de control (UCE).
• Sensor de revoluciones del cigüeñal.
• Sensor de revoluciones del árbol de levas.
• Sensor del pedal del acelerador.
• Sensor de presión de sobrealimentación.
• Sensor de presión de «Rail».
• Sensor de temperatura del liquido refrigerante
• Medidor de masa de aire.

La ECU registra con la ayuda de sensores el deseo del conductor (posición del pedal del acelerador) y el comportamiento de servicio actual del motor y del vehículo. La ECU procesa las señales generadas por los sensores y transmitidas a través de lineas de datos. Con las informaciones obtenidas, es capaz de influir sobre el vehículo y especialmente sobre el motor, controlando y regulando. El sensor de revoluciones del cigüeñal mide el numero de revoluciones del motor, y el sensor de revoluciones del árbol de levas determina el orden de encendido (posición de fase). Un potenciometro como sensor del pedal acelerador comunica con la UCE, a través de una señal eléctrica, la solicitud de par motor realizado por el conductor.

El medidor de masa de aire entrega información a la UCE sobre la masa de aire actual, con el fin de adaptar la combustión conforme a las prescripciones sobre emisiones de humos. En motores equipados con turbocompresor el sensor de presión de turbo mide la presión en el colector de admisión. En base a los valores del sensor de temperatura del liquido refrigerante y de temperatura de aire, a temperaturas bajas y motor frió, la UCE puede adaptar a las condiciones de servicio los valores teóricos sobre el comienzo de inyección, inyección previa y otros parámetros.

Funciones básicas

Las funciones básicas de un sistema «Common Rail» controlan la inyección del combustible en el momento preciso y con el caudal y presión adecuados al funcionamiento del motor.

Funciones adicionales

Estas funciones sirven para la reducción de de las emisiones de los gases de escape y del consumo de combustible, o bien sirven para aumentar la seguridad y el confort. Algunos ejemplos de estas funciones son: la retroalimentación de gases de escape (sistema EGR), la regulación de la presión turbo, la regulación de la velocidad de marcha, el inmovilizador electrónico de arranque, etc..

El sistema Canbus hace posible el intercambio de datos con otros sistemas electrónicos del vehículo (p. ejemplo: ABS, control electrónico de cambio). Una interfaz de diagnostico permite al realizar la inspección del vehículo, la evaluación de los datos del sistema almacenado en memoria.

Comportamiento del sistema

En los sistemas de inyección convencionales (bombas rotativas o en linea) la generación de presión, la dosificación del combustible así como la distribución van unidos en el mismo dispositivo esto tiene unos inconvenientes:

• La presión de inyección aumenta junto con el n° de revoluciones y el caudal de inyección.
• Durante la inyección aumenta la presión de inyección, pero hasta el final de la inyección disminuye otra vez hasta el valor de la presión de cierre de inyector. Las consecuencias de ello son:
• Los caudales de inyección pequeños se inyectan con presiones mas bajas y la presión punta es mas del doble que la presión de inyección media.
• El desarrollo de la inyección es aproximadamente triangular.

Traduciendo estos datos lo que quieren decir es que a bajas revoluciones el motor no desarrolla todo su potencial por tener una baja presión de inyección y altas revoluciones la presión punta de inyección es mayor que la necesaria.

Lo anterior mencionado no sucede con el sistema «Common Rail» ya que en estos sistemas la generación de presión esta separada de la dosificación y de la inyección de combustible, esto tiene la ventaja de poder tener una presión de inyección constante que no dependa del n° de revoluciones. También el grado de libertad en el momento de avance o retraso de la inyección es mucho mas grande, lo que hace de los motores equipados con «Common Rail» unos motores muy elásticos que desarrollan todo su potencial en toda la gama de revoluciones.

El sistema «Common Rail» divide la inyección en una «inyección previa», «inyección principal» y en algunos casos en una «inyección posterior».

Inyección previa

La inyección previa puede estar adelantada respecto al PMS, hasta 900 del cigüeñal. No obstante, para un comienzo de la inyección previa mas avanzado de 400 del cigüeñal antes del PMS, el combustible puede incidir sobre la superficie del pistón y la pared del cilindro, conduciendo a una dilución inadmisible del aceite lubricante. En la inyección previa se aporta al cilindro un pequeño caudal de combustible, que origina un «acondicionamiento previo» de la cámara de combustión, pudiendo mejorar el grado de rendimiento de la combustión y consiguiendo los siguientes efectos: – La presión de compresión aumenta ligeramente mediante una reacción previa o combustión parcial, con lo cual se reduce el retardo de encendido de la inyección principal.

• Se reduce el aumento de la presión de combustión y las puntas de presión de combustión (combustión mas suave, menos ruido del motor).

Estos efectos reducen el ruido de combustión, el consumo de combustible y, en muchos casos, las emisiones. En el desarrollo de presión sin inyección previa, la presión aumenta solo levemente antes del PMS en correspondencia con la compresión, pero lo hace de forma muy pronunciada con el comienzo de la combustión y presenta en el sector de presión máxima una punta comparable muy aguda. El aumento pronunciado de la presión y la punta de presión aguda, contribuyen esencialmente al ruido de combustión del motor diesel. En el desarrollo de presión con inyección previa, la presión en el margen del PMS alcanza un valor mayor y el aumento de la presión de combustión es menos pronunciado.

La inyección previa contribuye solo indirectamente, a la generación de par motor, mediante la reducción del retardo de encendido. En función del comienzo de la inyección principal y de la separación entre la inyección previa y la inyección principal, puede aumentar o disminuir el consumo especifico de combustible.

Inyección principal

Con la inyección principal se aporta la energía para el trabajo realizado por el motor. Asimismo es responsable esencialmente de la generación del par motor. Asimismo es responsable esencialmente de la generación del par motor. En el sistema «Common Rail» se mantiene casi inalterable la magnitud de la presión de inyección durante todo el proceso de inyección.

Inyección posterior

La inyección posterior puede aplicarse para la dosificación de medios reductores (aditivos del combustible) en una determinada variante del catalizador NOx. La inyección posterior sigue a la inyección principal durante el tiempo de expansión o de expulsión hasta 2000 del cigüeñal después del PMS. Esta inyección introduce en los gases de escape una cantidad de combustible exactamente dosificada. Contrariamente a la inyección previa y principal, el combustible no se quema sino que se evapora por calor residual en los gases de escape, hacia la instalación de los gases de escape. Esta mezcla de de gases de escape/combustible es conducida en el tiempo de expulsión, a través de las válvulas de escape, hacia la instalación de los gases de escape. Sin embargo, mediante la retroalimentación de los gases de escape se conduce otra vez a una parte del combustible a la combustión y actúa como una inyección previa muy avanzada.

El combustible en los gases de escape sirve como medio reductor para el oxido de nitrógeno en catalizadores NOx apropiados. Como consecuencia se reducen los valores NOx de los gases de escape. La inyección posterior retrasada conduce a una dilución del aceite del motor por parte del combustible; el fabricante del motor debe comprobar si esta dilución es admisible.