TEMA:INYECCION DIRECTA DE GASOLINA

OBJETIVOS: Conocer los componentes que conforman un sistema de inyeccin directa de gasolina. Comprender el funcionamiento de los diferentes componentes que conforman un sistema de inyeccin directa de gasolina. Realizar un compendio de informacin relacionado al tema.INTRODUCCION:Las emisiones contaminantes de hidrocarburos, xidos ntricos y monxido de carbono se reducen hasta un 99% con la mediacin de un catalizador de tres vas. Por su parte, el dixido de carbono (CO2) que se produce con motivo de la combustin, siendo el causante del efecto invernadero, slo se puede reducir a base de disminuir el consumo de combustible. Teniendo en cuenta estos factores vemos que los sistemas de inyeccin con formacin externa de la mezcla (inyeccin en el colector de admisin MPi) no sirven para cumplir estos objetivos, por eso la necesidad de desarrollar un sistema capaz de cumplir con estos compromisos. Este sistema es el motor de inyeccin directa de gasolina. Con lo motores de inyeccin directa de gasolina se consiguen dos objetivos principales que estan vigentes para hoy y con vistas al futuro, estos objetivos son: reducir el consumo de combustible y con este tambin las emisiones contaminantes de escape.

MARCO TEORICO:El objetivo ms importante no es otro que reducir el consumo de combustible y con ste tambin las emisiones de escape.En los motores de inyeccin directa de gasolina, la mezcla de aire y combustible se forma directamente en la cmara de combustin.El circuito de alta presin del sistema de inyeccin directa de gasolina est alimentado por una bomba de alta presin que comprime el combustible desde una presin inicial de 0,3 a 0,5 MPa hasta llegar a la presin de inyeccin necesaria en el ral, entre 5 y 12 MPa. Los inyectores conectados al ral de combustible dosifican y atomizan el combustible de forma extremadamente rpida y a alta presin para permitir la mejor preparacin de la mezcla directamente en la cmara de combustin. De este modo, el combustible y el aire se mezclan en una zona especfica de la cmara, a fin de lograr una combustin ptima de la gasolina. Hasta siete orificios individuales de inyeccin permiten una adaptacin flexible de la inyeccin a la cmara de combustin correspondiente.Gracias a la formacin homognea de la mezcla, su dosificacin precisa para cada ciclo de combustin y la vlvula de inyeccin de alta presin, se consigue optimizar el quemado de la gasolina (minimizando la presencia de hidrocarburos no quemados) y reducir considerablemente el consumo, y por tanto la emisin de gases de escape.DESARROLLO:Cmo funciona la inyeccin directa de gasolina?

La principal diferencia de la inyeccin directa con respecto a la indirecta es que en sta ltima la inyeccin se hace en el colector de admisin, antes de la vlvula de admisin, mientras que en la inyeccin directa el inyector est colocado en el interior del cilindro.

Los motores de inyeccin directa se pueden clasificar en dos categoras segn su funcionamiento:

-carga estratificada, o -carga homognea.Motores de carga estratificadaLos motores que utilizan la tcnica de carga estratificada funcionan de la siguiente manera: un motor corriente de automvil funciona con una mezcla de airegasolina cuya proporcin es aproximadamente de 14.7:1 en volumen y 15.18:1 en peso; a esta relacin aire-combustible se le llama mezcla estequiomtrica, y es aquella cuya combustin produce exclusivamente CO2 y agua. En los motores de carga estratificada se consigue una relacin aire-combustible de hasta 60:1; al ser menor la cantidad de gasolina que en la mezcla estequiomtrica, a este tipo de mezclas se les denomina mezcla pobre.

Pero a pesar de que la mezcla es pobre de forma global, es decir, considerando toda la que hay en el interior del cilindro, no se encuentra repartida de manera homognea. Mediante un diseo especial de los conductos de admisin y de la cabeza de los pistones se consigue que la mezcla sea localmente rica en las cercanas de la buja y pobre en el resto del volumen. As se favorece el inicio de la combustin, ya que cuando la mezcla es excesivamente pobre aparecen problemas para que sta arda adecuadamente.

Si el motor es capaz de funcionar con mezcla pobre, se producir una disminucin delconsumo de gasolina, no ya porque se inyecte menos gasolina, que sera casi la mismacantidad, sino porque la mariposa estara mas abierta que en condiciones normales paradejar entrar ms aire, y cuanto ms abierta est la mariposa, mejor rendimiento tiene elmotor.

Motores de carga homognea

Estos motores utilizan una mezcla prxima a la estequiomtrica. Funcionan segn el principio de re-inyeccin de los gases de escape en la admisin; este sistema consta de una vlvula by-pass que introduce en el cilindro una corriente de gases de escape. Al no trabajar con mezcla pobre, estos motores pueden utilizar los catalizadores que se han venido empleando hasta hoy da en los motores de inyeccin indirecta, ya que no se producen ms Nox. Estos motores, en situaciones que requieran una potencia adicional, desconectan el sistema de recirculacin de gases de escape y pasan a un modo de funcionamiento estndar.

Motor GDI de MITSUBISHIEl fabricante de automviles MITSUBISHI ha desarrollado un nuevo sistema de alimentacin de inyeccin de gasolina, denominado GDI. Destaca en l, con relacin al motor de inyeccin multipunto convencional, su bajo consumo, la reduccin de gases contaminantes y la mejora en cuanto a potencia y par motor.El GDI de MITSUBISHI es el paso siguiente en la evolucin de los motores de gasolina, de la misma manera que los carburadores han sido sistemticamente sustituidos por la inyeccin de combustible multipunto (MPI). La inyeccin directa de gasolina aparece como alternativa a esta ltima,debido principalmente a las siguientes mejoras: menor consumo de combustible (20 % de ahorro), potencia superior y menor emisin de C02 (10 % inferior), a igual cilindrada.

Utiliza dos modos de combustin:Modo ultra-pobre y modo de alta potencia.

ELEMENTOS PRINCIPALES

Los dos modos de combustin se confinan perfectamente para ofrecer enormes prestaciones. Todo ello gracias a cuatro elementos tecnolgicos importantes: Colectores de admisin verticales, cavidad esfrica compacta el deflector del pistn, bomba de combustible de alta presin, e inyectores de alta presin.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

El aire pasa a travs de la admisin por el sensor encargado de medir la cantidad de aire que entra al motor.Tiene adems electrovlvulas , formando bypass en el circuito de entrada de aire , que compensan la necesidad de aire adicional para elementos auxiliares del motor.La vlvula reguladora de ralent, mantiene el rgimen de giro constante y controla el paso del flujo de aire despus de la mariposa.Finalmente la vlvula EGR recircula una parte de los gases de escape para que la presin y la temperatura no originen la aparicin de NO2.

Una bomba de baja presin impulsa el combustible a travs del filtro hacia el conjunto hidrulico y la bomba de alta presin y culmina en el inyector de alta presin.El colector de escape incorpora un convertidor cataltico para eliminar los No2 cuando el motor trabaja con mezcla pobre.

ELEMENTOS EL SISTEMA GDI-MITSUBISHIEL

COLECTOR DE ADMISION VERTICAL

Crea un flujo de aire giratorio, vertical al cilindro, uniforme y liso.

Ventaja del flujo giratorio respecto al turbulento clsico, el lugar donde se concentra el combustible alrededor de la bujaEl flujo de aire gira en sentido horario para evitar el choque con la buja y la consecuente acumulacin de carbn en la misma ya que podra producir falsas explosiones

EL DEFLECTOR DEL PISTN

Ayuda a concentrar la mezcla alrededor de la buja.La mezcla lograda de esta manera, rica cerca del centro y pobre en la periferia, permite que el Motor GDI-Mitsubishi funcione suavemente en el modo de combustin ULTRA-POBRE con una relacin aire/combustible de 40:1 .Gracias a esto es posible economizar una importante cantidad de combustible.

MODO DE COMBUSTION ULTRA-POBRE

Relacin convencional: 14.7 : 1Relacin de motores de mezcla pobre: 20 : 1Durante la fase de admisin, el aire procedente del colector vertical de aire, recorre la superficie curva del pistn y fluye hacia arriba girando en el sentido de las agujas del reloj. El control de flujo se realiza por medio de sensores de flujo de aire (tipo KARMAN) de contrapresin baja y dos solenoides de la vlvula bypass que permiten ingresar grandes cantidades de aire al cilindro con suavidad.Sin turbulencia en el flujo de aire las mezclas pobres pueden funcionar incluso si la relacin aire/combustible es de 40 : 1

En la carrera de compresin, el flujo se convierte en pequeos remolinos, mientras el inyector de alta presin pulveriza el combustible en una espiral cerrada, la que es rodeada por los torbellinos de aire de alta densidad mantenindola alrededor de la buja .Cuando salta la chispa, la explosin se extiende controlada por la cavidad esfrica del pistn y se extiende por una reaccin en cadena.Esta tcnica reduce el consumo de combustible entre el 20 % y 30%.

Inyeccin durante la carrera de compresin:

1) El pistn se desplaza hacia abajo.2) El pistn en PMI, comienza carrera de compresin.3) Inyeccin de combustible, directo a la ultima fase de compresin.4) La buja enciende la mezcla

MODO DE INYECCION DE ALTA POTENCIA

Cuando se necesite un aumento de potencia, el Motor GDI aprovecha al mximo el concepto de inyeccin directa.En condiciones normales de funcionamiento, el motor GDI ahorra combustible pero, cuando se necesita de alta velocidad o mayor potencia cambia suavemente al modo de alta potencia en forma automtica.Para esto, el combustible se inyecta durante la carrera de admisin, para crear el efecto de refrigeracin en el cilindro por evaporacin.El inyector de alta presin cambia la forma de descarga del combustible a un chorro largo en forma de cono para dispersar el combustible en el cilindro.

El efecto de refrigeracin evita la detonacin o encendido espontaneo, puesto que en este caso el motor GDI pasa a trabajar con una relacin muy alta (12.5 : 1).La alta relacin de compresin, y el elevado volumen de aire conseguido por la refrigeracin del cilindro, adems de la longitud y disposicin de los colectores verticales crean un efecto similar al de un turbo cargador, (sobrealimentacin).

Esquema del motor GDI

El control preciso del flujo de aire y de la alimentacin de combustible es crucial para el motor GDI. El sensor de flujo de aire de tipo Karman y dos solenoides lineales permiten que el motor GDI vigile constantemente y controle con precisin el flujo de aire, mientras que la bomba de combustible de alta presin funciona conjuntamente para asegurar la dosificacin de la cantidad exacta de combustible que necesita.

CONCLUSIONES: El sistema de inyeccin directa de combustible en motores de gasolina no es un tema complicado y difcil de entender ya que como se vio se deriva de los mismo sistemas de inyeccin anteriores con la diferencia que en este caso la inyeccin de combustible se lo realiza dentro de la cmara de combustin logrando con esto grades ventajas como se pudo ver tanto en economa como en la reduccin de la contaminacin que da a da es un factor muy importante y que se debe tener en cuenta en los diferentes productos que se producen. Con el sistema de inyeccin directa, el motor trabaja de forma econmica en ralent o en situaciones de denso trnsito urbano: gracias a la carga escalonada, el motor puede trabajar con una mezcla extremadamente pobre y, por lo tanto, con consumo reducidoBIBLIOGRAFIA:http://www.aficionadosalamecanica.net/inyec-gasoli-direc.htmhttp://www.anfac.com/openPublicPdf.action?idDoc=705http://ceant.mex.tl/imagesnew//5/0/4/8/0/motores%20de%20inyeccion%20directa%20de%20gasolina.pdfhttp://www.slideshare.net/celinpadilla/gdi-mitsubishi