Los sistemas inyector bomba representaron uno de los mayores avances en la evolución de la inyección diésel antes de la expansión definitiva del Common Rail. Gracias a la combinación de generación mecánica de presión y control electrónico mediante solenoides, estos sistemas fueron capaces de alcanzar presiones de inyección muy elevadas y aplicar estrategias de combustión mucho más sofisticadas que las utilizadas en los motores diésel tradicionales.
Uno de los aspectos más importantes de esta tecnología es la posibilidad de dividir el combustible en distintos eventos de inyección durante cada ciclo del motor. Estas estrategias permiten optimizar la combustión, reducir emisiones, disminuir el ruido de funcionamiento y mejorar el rendimiento general del motor.
Comprender cómo funcionan las estrategias de inyección en sistemas inyector bomba ayuda a entender por qué los sistemas inyector bomba fueron considerados durante años una de las tecnologías diésel más avanzadas del mercado.
Contenidos
Qué son las estrategias de inyección
Las estrategias de inyección son los diferentes eventos de inyección de combustible que la unidad de control electrónica programa durante cada ciclo de combustión.
En los primeros motores diésel mecánicos, la inyección se realizaba mediante un único aporte de combustible. El combustible entraba en la cámara de combustión en un solo evento, lo que limitaba la capacidad de controlar el proceso de combustión.
La incorporación de sistemas electrónicos permitió dividir la inyección en varias fases independientes. En lugar de realizar una única inyección, la ECU puede programar distintas cantidades de combustible en momentos específicos del ciclo.
El objetivo de estas estrategias es optimizar parámetros como:
- ruido de combustión
- emisiones contaminantes
- consumo de combustible
- rendimiento del motor
- suavidad de funcionamiento
Gracias a este control, los motores diésel modernos consiguen una combustión mucho más eficiente que los sistemas mecánicos tradicionales.
Cómo se generan las estrategias de inyección en un sistema inyector bomba
En las estrategias de inyección en sistemas inyector bomba, la presión de inyección se genera mecánicamente mediante el accionamiento del árbol de levas sobre el émbolo del inyector.
Sin embargo, la presión por sí sola no determina cuándo se produce la inyección.
La gestión electrónica interviene mediante el solenoide integrado en cada inyector. La unidad de control electrónica decide:
- cuándo activar el solenoide
- cuánto tiempo mantenerlo activado
- cuándo finalizar la inyección
Al controlar estos parámetros, la ECU puede dividir el combustible en distintos eventos de inyección dentro del mismo ciclo de trabajo.
Esta capacidad permite adaptar la combustión a las necesidades concretas de cada momento de funcionamiento del motor.
Tipos de estrategias de inyección en sistemas inyector bomba
Las estrategias de inyección en sistemas inyector bomba pueden emplear distintas fases de inyección para optimizar la combustión.
Preinyección
La preinyección, también denominada inyección piloto, consiste en introducir una pequeña cantidad de combustible antes de la inyección principal.
Aunque la cantidad de combustible inyectada es reducida, su efecto sobre la combustión es muy importante.
Sus principales objetivos son:
- reducir el ruido característico del motor diésel
- suavizar el incremento de presión dentro del cilindro
- mejorar el confort acústico
- optimizar el inicio de la combustión
Al iniciar la combustión de forma progresiva, se evita una liberación brusca de energía cuando se produce la inyección principal.
Esta estrategia fue una de las mejoras más importantes introducidas por los sistemas de inyección controlados electrónicamente.
Inyección principal
La inyección principal es el evento de inyección más importante del ciclo.
Durante esta fase se introduce la mayor parte del combustible necesario para producir la energía que moverá el pistón y permitirá el funcionamiento del motor.
La cantidad de combustible inyectada durante esta fase influye directamente sobre:
- potencia desarrollada
- consumo de combustible
- rendimiento del motor
- emisiones generadas
La precisión en el control de la inyección principal es fundamental para conseguir una combustión eficiente y estable.
Postinyección
La postinyección se realiza después de la combustión principal.
Aunque la cantidad de combustible utilizada suele ser pequeña, esta estrategia cumple funciones importantes relacionadas con las emisiones y el tratamiento de los gases de escape.
Dependiendo de la aplicación y del diseño del motor, puede utilizarse para:
- aumentar la temperatura de los gases de escape
- mejorar determinadas estrategias anticontaminación
- optimizar la combustión residual
- reducir emisiones contaminantes
La postinyección se convirtió en una herramienta importante a medida que las normativas de emisiones se volvieron más exigentes.
Estrategias según las condiciones de funcionamiento del motor
La ECU no utiliza siempre la misma estrategia de inyección.
Las fases de inyección y sus parámetros se modifican continuamente en función de las condiciones de funcionamiento del motor.
Arranque en frío
Durante el arranque en frío, la combustión resulta más difícil debido a las bajas temperaturas presentes en la cámara.
Para facilitar el arranque, la ECU puede modificar:
- cantidad de combustible
- avance de inyección
- duración de las inyecciones
Estas correcciones ayudan a conseguir una combustión más estable durante los primeros instantes de funcionamiento.
Ralentí
Cuando el motor trabaja al ralentí, el objetivo principal es mantener una combustión estable con el menor nivel posible de vibraciones y ruido.
Para ello, la ECU ajusta continuamente los parámetros de inyección con el fin de:
- estabilizar el régimen de giro
- reducir vibraciones
- disminuir ruido de combustión
Plena carga
Cuando se demanda la máxima potencia del motor, la estrategia de inyección cambia considerablemente.
En estas condiciones, la prioridad es:
- obtener el máximo rendimiento
- suministrar el combustible necesario
- controlar la temperatura de combustión
- proteger los componentes del motor
La duración y cantidad de combustible de la inyección principal aumentan significativamente respecto a otras situaciones de funcionamiento.
Desaceleración
Durante las fases de desaceleración, la ECU puede reducir considerablemente la cantidad de combustible inyectada o incluso interrumpir temporalmente la inyección.
Esta estrategia contribuye a:
- reducir el consumo
- disminuir emisiones
- mejorar la eficiencia general del motor
Relación entre el solenoide y las estrategias de inyección
El solenoide del inyector bomba es el elemento que hace posible la aplicación de las distintas estrategias de inyección.
La presión se genera mecánicamente mediante el movimiento del émbolo accionado por el árbol de levas, pero es el solenoide el encargado de controlar cuándo se utiliza esa presión para inyectar combustible.
Gracias al control electrónico del solenoide, la ECU puede modificar:
- inicio de la inyección
- duración de la inyección
- cantidad de combustible inyectada
Sin este componente, la inyección dependería únicamente del perfil mecánico de la leva y no sería posible aplicar estrategias avanzadas de combustión.
Por este motivo, el solenoide es uno de los elementos más importantes dentro de los sistemas inyector bomba electrónicos.
Ventajas de las múltiples inyecciones
La posibilidad de dividir la inyección en varias fases aporta importantes ventajas frente a los sistemas de inyección convencionales.
Entre las principales destacan:
- Menor ruido de combustión: La preinyección reduce la brusquedad de la combustión inicial y disminuye el característico golpeteo diésel.
- Reducción de emisiones: Una combustión más controlada permite disminuir la formación de determinadas emisiones contaminantes.
- Mejor consumo de combustible: La optimización de las distintas fases de inyección ayuda a aprovechar mejor la energía contenida en el combustible.
- Mayor suavidad de funcionamiento: La entrega de potencia resulta más progresiva y el funcionamiento general del motor es más refinado.
Estas ventajas contribuyeron al éxito de los sistemas inyector bomba durante muchos años.
Diferencias entre las estrategias de inyección en sistemas inyector bomba y Common Rail
Aunque ambos sistemas utilizan control electrónico de la inyección, existen diferencias importantes entre ellos.
En los sistemas inyector bomba:
- la presión se genera en cada inyector
- el árbol de levas participa directamente en la generación de presión
- las posibilidades de control están condicionadas por la mecánica del sistema
En los sistemas Common Rail:
- la presión se almacena previamente en una rampa común
- los inyectores disponen de mayor flexibilidad de actuación
- es posible realizar más eventos de inyección por ciclo
Esta mayor libertad de control fue una de las razones por las que el Common Rail terminó imponiéndose en la mayoría de motores diésel modernos.
Conclusión
Las estrategias de inyección en sistemas inyector bomba permitieron mejorar significativamente la eficiencia, el rendimiento y las emisiones de los motores diésel.
Gracias al control electrónico del solenoide y a la posibilidad de dividir la inyección en distintas fases, estos sistemas fueron capaces de aplicar preinyecciones, inyecciones principales y postinyecciones adaptadas a cada condición de funcionamiento.
Aunque posteriormente fueron superados por los sistemas Common Rail, los inyector bomba marcaron un importante punto de inflexión en la evolución de la inyección diésel y demostraron el potencial de combinar alta presión de inyección con gestión electrónica avanzada.
