La tecnología de los motores diesel ha avanzado aparentemente a años luz durante las últimas dos décadas. Atrás quedaron los días en que el humo de diesel negro cargado de azufre salía de las pilas de camiones semi. Las bestias torpes y cascarrabias que llenaban las carreteras y obstruían nuestras vías respiratorias son ahora solo un recuerdo.
Aunque los motores diesel siempre han sido muy eficientes en el consumo de combustible, las estrictas leyes de emisiones y las expectativas de rendimiento del público comprador de automóviles han obligado a los desarrollos que han llevado al humilde diesel de una vergüenza a ser soportado hasta convertirse en campeones de potencia económica y de aire más limpio.
Viejas noticias: inyección indirecta mecánica
Los motores diesel de antaño confiaban en un método simple y efectivo, aunque no del todo eficiente y preciso, de distribuir combustible a las cámaras de combustión del motor. La bomba de combustible y los inyectores de los primeros motores diesel eran completamente mecánicos y, aunque estaban maquinados con precisión y de construcción robusta, la presión de trabajo del sistema de combustible no era lo suficientemente alta como para producir un patrón de pulverización de combustible sostenido y bien definido.
Y en estos viejos sistemas mecánicos indirectos, la bomba tenía que realizar una doble función. No solo suministró presión al sistema de combustible, sino que también actuó como dispositivo de distribución y sincronización. Además, estos sistemas elementales se basaban en entradas mecánicas simples (todavía no había componentes electrónicos), como las revoluciones por minuto (RPM) de la bomba de combustible y la posición del acelerador para medir su suministro de combustible.
Posteriormente, a menudo administraban una inyección de combustible con un patrón de rociado pobre y mal definido que era demasiado rico (la mayoría de las veces) o demasiado magro. Eso resultó en un rico eructo de humo negro hollín o energía insuficiente y un vehículo en dificultades.
Para empeorar las cosas, el combustible de baja presión tuvo que inyectarse en una precámara para asegurar la atomización adecuada de la carga antes de que pudiera pasar a la cámara de combustión principal para hacer su trabajo. De ahí el término inyección indirecta.
Y si el motor estaba frío y el aire exterior estaba frío, las cosas se ponían realmente aletargadas. Aunque los motores tenían bujías incandescentes para ayudarlos a arrancar, se necesitarían varios minutos de tiempo de funcionamiento antes de que estuvieran lo suficientemente empapados de calor para permitir un funcionamiento suave.
¿Por qué un proceso tan voluminoso y de múltiples etapas? ¿Y por qué tantos problemas con las bajas temperaturas?
La razón principal es la naturaleza del proceso diesel y las limitaciones de la tecnología diesel temprana. A diferencia de los motores de gasolina, los motores diesel no tienen bujías para encender su mezcla de combustible. Los motores diesel dependen del calor generado por la intensa compresión del aire en los cilindros para encender el combustible cuando se rocía en la cámara de combustión. Y cuando hace frío, necesitan la ayuda de bujías incandescentes para reforzar el proceso de calentamiento. Además, dado que no hay chispa para iniciar la combustión, el combustible debe introducirse en el calor como una niebla extremadamente fina para que se encienda correctamente.
La nueva forma: inyección directa electrónica Common Rail (CRD)
Los motores diésel modernos deben su resurgimiento en popularidad a los avances en el suministro de combustible y los sistemas de gestión del motor que permiten que los motores devuelvan potencia, rendimiento y emisiones equivalentes a sus homólogos de gasolina, al tiempo que producen una economía de combustible superior.
Son el conducto de combustible de alta presión y los inyectores electrónicos controlados por computadora los que marcan la diferencia. En el sistema de riel común, la bomba de combustible carga el riel de combustible a una presión de hasta 25.000 psi. Pero a diferencia de las bombas de inyección indirecta, no participa en la descarga de combustible. Bajo el control de la computadora de a bordo, esta cantidad y presión de combustible se acumula en el riel independientemente de la velocidad y la carga del motor.
Cada inyector de combustible está montado directamente sobre el pistón dentro de la culata (no hay precámara) y está conectado al riel de combustible mediante líneas rígidas de acero que pueden soportar la alta presión. Esta alta presión permite un orificio de inyector muy fino que atomiza completamente el combustible y evita la necesidad de una cámara previa.
La activación de los inyectores se produce a través de una pila de obleas de cristal piezoeléctricas que mueven la aguja del chorro en pequeños incrementos permitiendo la pulverización de combustible. Los cristales piezoeléctricos funcionan expandiéndose rápidamente cuando se les aplica una carga eléctrica.
Al igual que la bomba de combustible , los inyectores también están controlados por la computadora del motor y pueden dispararse en rápida sucesión varias veces durante el ciclo de inyección. Con este control preciso sobre los disparos de los inyectores, se pueden cronometrar cantidades más pequeñas y escalonadas de suministro de combustible (5 o más) en el transcurso de la carrera de potencia para promover una combustión completa y precisa.
Además del control de tiempo, las inyecciones de alta presión de corta duración permiten un patrón de pulverización más fino y preciso que también admite una atomización y combustión mejores y más completas.
A través de estos desarrollos y mejoras, el moderno motor diesel de inyección directa common rail es más silencioso, más eficiente en el consumo de combustible, más limpio y más potente que las unidades de inyección mecánica indirecta que han reemplazado.