Inyección directa de gasolina

Los sistemas de inyección directa de gasolina fueron empleados hace muchos años al acoplarse los sistemas mecánicos de inyección de los motores Diesel a los motores Otto o de gasolina. Consistían en una bomba mecánica que empujaba a la gasolina por un conducto hasta un inyector colocado en la cámara de combustión. Pero este sistema fue desechado rápidamente por su elevado coste. Los demás sistemas de inyección que se han ido aplicando a los automóviles han sido de inyección indirecta. En este caso, el inyector no se coloca en la cámara de combustión sino en el colector de admisión.

Desde hace más de una década, primero Mitsubishi y luego otras marcas como Renault o Volkswagen han vuelto a esta tecnología, ya que en la actualidad y gracias a los avances en Electrónica y mecánica esta tecnología es mucho más viable.

Características

La principal diferencia con los sistemas de inyección indirecta está en la colocación del inyector. Pero no es la única. Al colocarse el inyector en la cámara de combustión, es necesario aportar el combustible cuando se realizan las fases de admisión o de compresión. Mientras que en un sistema de inyección indirecta, el aporte de combustible se podía hacer en cualquier momento (con la válvula de admisión abierta o cerrada). Al tener que realizarse la inyección de forma muy precisa (por tiempo y cantidad) no se han podido aplicar este tipo de sistema de alimentación hasta que la tecnología lo ha permitido.

En un motor de inyección directa, el cilindro se llena solamente con aire a través del conducto de admisión y luego se aporta el combustible. La mezcla se forma dentro del cilindro en un corto espacio de tiempo. Por este motivo, la gasolina tiene que inyectarse a alta presión (unos 30 ó 40 bares) y con un chorro determinado para que favorezca la pulverización. Pero también es necesario crear turbulencias dentro del cilindro para acelerar el reparto de la gasolina. La cabeza del pistón tiene una cavidad para forzar las turbulencias, y el conducto de admisión también se diseña con esa intención.

Funcionamiento

Cuando se abre la válvula de admisión, el aire entra al interior del cilindro por la parte superior y llega hasta la cabeza del pistón. El aire choca contra el pistón y retorna hacia la parte superior del cilindro formando una turbulencia. Mientras el aire está entrando, se abre el inyector y se introduce el combustible a presión para formar la mezcla. La cantidad de combustible inyectado y el momento de producirse la inyección dependen de las solicitudes sobre el motor y de las posibilidades de funcionamiento que tiene.

La inyección se produce siempre cuando la válvula de escape ya está cerrada, de esta forma se impide que parte de la gasolina pueda salir sin quemarse por el escape. La inyección también puede realizarse en los primeros momentos de la carrera de compresión. En algunos motores, la inyección se realiza en diferentes fases.

Mezcla estequiométrica

Se denomina mezcla estequiométrica cuando se produce una dosificación de gasolina adecuada para que pueda reaccionar con todo el oxígeno de la cámara de combustión. Este tipo de mezcla se utiliza en los motores de inyección indirecta o de carburación. Su relación es de 14,7 partes en peso de aire por cada parte en peso de gasolina. Este tipo de mezcla permite obtener el rendimiento máximo del motor con las menores emisiones contaminantes.

Carga estratificada

Este tipo de mezcla se utiliza en algunos motores de inyección directa para reducir el consumo de combustible cuando no se requieren las máximas prestaciones del motor. Consiste en inyectar el combustible en dos fases, una pequeña parte durante la fase de admisión y la otra en la fase de compresión cuando el aire se encuentra formando turbulencias cerca de la bujía. Esta última inyección crea la mezcla adecuada solamente en la parte de aire que está cerca de la bujía, el resto del aire se mantiene con mezcla muy pobre. Cuando salta la chispa solamente se quema la parte de aire y gasolina que está cerca de bujía (con mezcla adecuada) y el resto simplemente se dilata por efecto de la temperatura. Este tipo de mezcla genera menos potencia, pero es suficiente para mover el coche en ciudad o a velocidades mantenidas por debajo de 120 km/h.

Ventajas

Los motores de inyección directa consiguen un mejor rendimiento del combustible porque permiten un mejor llenado del cilindro y una mezcla más homogénea. Algunos de estos motores permiten también un funcionamiento con cargas estratificadas para reducir el consumo. Este tipo de alimentación será adoptado rápidamente por la mayoría de los fabricantes en un corto espacio de tiempo para reducir consumos y contaminación sin perder prestaciones. El mayor inconveniente que presenta este tipo de alimentación viene del desarrollo necesario en las nuevas culatas y las patentes entre los fabricantes.

El diferencial Torsen

En los diferenciales autoblocantes, el reparto de par entre los dos semiejes se realiza siempre de forma proporcional a su velocidad de giro.

El diferencial Torsen TORque SENsitive es el único que reparte el par de forma independiente a la velocidad de giro de cada semieje.

Audi es una de las marcas de vehículos de tracción integral que mas a apostado por el diferencial tipo Torsen.

Aunque en algunos de sus modelos también equipa el sistema Haldex

Las ventajas del diferencial Torsen son evidentes frente a sus alternativas, el reparto de fuerza capaz de dirigir a cada una de las ruedas es su principal punto fuerte.

El coste económico del montaje de este tipo de diferenciales es el problema principal de los fabricantes de vehículos.

El mayor peso de este tipo de diferencial también es un punto al que hacen referencia los fabricantes para decidirse por otro tipo de sistemas de tracción integral.

Los Frenos Cerámicos

Los frenos cerámicos ofrecen una elevada prestación de frenada, larga duración y apariencia deportiva.

La prestación de frenada no disminuye ni tan siquiera tras frenadas reiteradas, por ejemplo descendiendo un puerto de montaña. Su resistencia al fading (el notable deterioro en el rendimiento tras frenar repetidamente) es muy superior al de otros tipos de frenos. Las masas rotatorias no suspendidas se reducen en aproximadamente 20 kilogramos o un 50 por ciento en comparación con los discos de freno convencionales, lo cual resulta en un manejo y una agilidad sensiblemente mejores. La elevada resistencia a la abrasión de los discos cerámicos les permite resistir hasta 300.000 kilómetros. Su dureza superficial extrema también significa que los discos de freno son resistentes a las sales de calzada sólidas y líquidas, así como a la corrosión y la oxidación.

Los discos de freno cerámicos están realizados en una cerámica reforzada con fibra de carbono. La materia prima utilizada para crear este compuesto, conocido como composite cerámico, es el carburo de silicio, extremadamente duro y resistente a la abrasión. En éste están integradas fibras de carbono altamente resistentes, las cuales absorben eficazmente las tensiones que se producen en el material. En condiciones extremas como altas temperaturas o humedad, el composite cerámico garantiza un coeficiente de fricción estable. Aunque un disco de freno cerámico absorbe el calor más rápidamente que un disco de freno de acero, también es capaz de dispersarlo con mucha más rapidez. De esta forma, se garantiza un rendimiento de los frenos sistemáticamente más alto.

El Ciclo Miller

El motor de ciclo Miller es una variación del ciclo Otto y a diferencia de este, se utiliza un cilindro mayor de lo común, se modifican los momentos de apertura y cierre de las válvulas de escape y se aumenta la relación de compresión. Se utiliza también un intercooler en la admisión. Este motor fue patentado por Ralph Miller, un ingeniero norteamericano en 1940 y se constituye como un proceso de combustión usado en motores de cuatro tiempos de combustión interna.

La primera vez que fue utilizado fue en plantas de energía y embarcaciones.

DESARROLLO
 
Algunas de las diferencias con el ciclo Otto son que en el ciclo Miller, la válvula de admisión posee una apertura más larga y el tiempo de compresión ocurre en dos ciclos, lo que da lugar a un quinto tiempo. El pistón del ciclo Miller es sobrealimentado por una carga de aire que viene de un supercargador y un característica clave de este tipo de motor es que el tiempo de compresión empieza sólo después de que el pistón ha suprimido su carga extra y la válvula de admisión se cierra. Por lo tanto este pistón permite los mismos niveles de comprensión pero con un menor trabajo, gracias al supercargador.

En lo que respecta a la eficiencia cabe destacar su efectividad en la media en que el supercargador pueda comprimir la carga de aire, utilizando menos energía que el pistón. Por estos motivos dicho pistón se emplea para niveles más altos para que su utilización resulte efectiva con respecto al supercargador. Mientras que este es más eficiente para compresiones más bajas. En general este ciclo puede proporcionar un beneficio adicional y permite el aumento de altas relaciones de comprensión en combinación con un comprensor mecánico, obteniendo así, una relación de expansión beneficiosa.


CONCLUSIÓN
Como conclusión es preciso decir que el motor Miller reduce la comprensión real final y la temperatura en la cámara previa a la explosión, pero aun así mantiene la elevada relación de expansión.