Los motores diésel common rail se consideran económicos y relativamente respetuosos con el medio ambiente. En el siguiente artículo, descubrirá cómo funciona el moderno sistema de inyección de los motores diésel y cuáles son sus ventajas.
¿Qué significa common rail en un diésel?
El common rail, conocido también como conducto común, es un sistema de inyección directa de combustible. En un diésel, este conducto es un tubo de distribución. Este tubo conecta todos los inyectores a una bomba de alta presión y entre sí.
¿Cómo funciona el sistema de inyección common rail?
El sistema de inyección common rail para motores diésel se compone de varios módulos y piezas. Una bomba de combustible de baja presión ubicada en el depósito de combustible bombea el diésel a través de un filtro de combustible hacia la bomba de alta presión del motor. Una electroválvula de dosificación de combustible adapta la cantidad de combustible dirigido hacia la bomba de alta presión según las necesidades.
En este sistema de inyección, la bomba de alta presión generalmente está acoplada al motor. La potencia de la bomba está diseñada de tal manera que en todo momento, independientemente del estado de funcionamiento del motor, haya suficiente combustible a una presión suficientemente alta. La bomba de alta presión genera una presión de hasta 3.000 bares en la rampa de distribución. La presión es la misma en todo el sistema. La presión es controlada por un sensor de presión conectado a la unidad de control del motor. Si es necesario, un limitador de presión descarga la rampa de distribución y devuelve el exceso de combustible al depósito.
Durante la inyección, la rampa de distribución actúa como un acumulador de presión y un depósito de combustible. Esto permite compensar las variaciones de presión en el sistema, que son causadas por la bomba de alta presión. Por lo tanto, los sistemas de inyección common rail también son llamados sistemas de inyección de acumulación.
Los inyectores son controlados por la unidad de control del motor para inyectar el combustible en los cilindros. En el caso de un motor diésel con sistema common rail, la cantidad y el momento de la inyección pueden ser controlados electrónicamente de forma separada para cada cilindro. La alta presión permite pulverizar el combustible inyectado en partículas muy finas. Esta pulverización fina produce innumerables gotas que cubren una gran superficie, lo que permite una combustión óptima.
¿Cómo se lleva a cabo la inyección de combustible?
En un motor diésel con sistema common rail, el combustible no se inyecta de una sola vez, sino que se divide en varias fases: preinyección, inyección principal y postinyección.
La preinyección asegura un funcionamiento suave del motor. La cantidad de combustible inyectada es relativamente baja al principio, lo que resulta en una combustión más suave en un motor diésel con sistema common rail. El golpeteo típico de un motor diésel se reduce y el motor está sometido a menos estrés. Por lo tanto, un motor diésel con sistema common rail es mucho más silencioso que otros motores diésel.
La siguiente inyección principal también se puede dividir en dos fases. En la mayoría de los casos, a continuación se lleva a cabo la denominada postinyección. La última inyección de combustible tiene como objetivo reducir la formación de hollín en el motor y, en el caso de los catalizadores SCR, reducir las emisiones de NOx. La postinyección también se utiliza frecuentemente para limpiar los filtros de partículas diésel. En un motor diésel con sistema common rail, estas fases de inyección pueden ser controladas individualmente para cada cilindro según el estado de funcionamiento del motor.
¿Cuáles son las ventajas de un diésel common rail?
Un diésel common rail ofrece varias ventajas en comparación con otros sistemas de inyección, como el sistema de inyector unitario o los diésel de precámara más antiguos. Las ventajas de este sistema son las siguientes:
- Reducción del consumo de combustible gracias a una alta eficiencia
- Relativamente ecológico debido a la reducción de emisiones contaminantes
- Funcionamiento silencioso, operación tranquila del motor
- Alto par motor y potencia significativa
- Facilidad de limpieza de los filtros de partículas mediante la postinyección
- Costo reducido del sistema para motores diésel de 6 y 8 cilindros
Por su diseño, la inyección diésel common rail es más ventajosa a partir de un determinado número de cilindros que el sistema de inyección bomba-inyector, por ejemplo. En el caso de la inyección bomba-inyector, cada inyector tiene su propia bomba, controlada por separado por el árbol de levas. En el caso de un sistema de inyección common rail, el hecho de que los inyectores de 4, 6 u 8 cilindros estén conectados a la rampa de distribución no afecta realmente a los costes.
¿Cuáles son las desventajas de un diésel common rail?
Como cualquier sistema, este no solo tiene ventajas, sino también presenta algunas desventajas. Aquí están las principales desventajas:
- Se requiere un combustible de alta calidad
- Los inyectores son vulnerables a las impurezas
- Las reparaciones son complejas y costosas
- Es necesario reemplazar los filtros de combustible con mayor frecuencia
Con un diésel common rail, se nota inmediatamente si el combustible no cumple con los estándares de calidad requeridos por el motor. De hecho, el funcionamiento se vuelve irregular y la potencia disminuye. Sin embargo, una de las principales debilidades es la vulnerabilidad de los inyectores a las impurezas. Por lo tanto, es importante reemplazar regularmente el filtro de combustible de un diésel common rail, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Las reparaciones o el reemplazo de inyectores obstruidos pueden ser costosos.
De ETH Zúrich a Bosch y Fiat: breve historia del diésel common rail
Desde mediados de los años 70, la Escuela Politécnica Federal de Zúrich ha estado trabajando en el desarrollo de la inyección common rail en el marco de varios proyectos de investigación. El primer vehículo que circuló por las carreteras del mundo con un diésel common rail fue un camión IFA W50 fabricado por VEB IFA, un importante fabricante de motores de Nordhausen, en la antigua RDA. En aquella época, la tecnología common rail se conocía como «inyección electrónica diésel». Sin embargo, por razones de coste, esta tecnología nunca llegó a producirse en serie en la RDA.
En 1993, Fiat presentó su primer prototipo equipado con esta tecnología de inyección. Sin embargo, Fiat encontró problemas de tolerancia en la fabricación y abandonó el proyecto. A finales de 1993, Bosch compró las patentes de Fiat y siguió desarrollando la tecnología common rail. Hoy en día, el Alfa Romeo 156 JTD de 1997 se considera el primer vehículo de serie equipado con la inyección diésel common rail de Bosch. El primer Mercedes equipado con esta tecnología de inyección fue un 220 CDI en 1998.
