Hablar de
common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca automovilística es la
primera en aplicar este sistema de alimentación en los motores diesel
de inyección directa. Desde 1986 cuando apareció el Croma TDid, primer
automóvil diesel de inyección directa del mundo. Se daba el primer paso
hacia este tipo de motores de gasóleo que tenían una mayor eficacia de
combustión.
Gracias
a este tipo de motores, que adoptaron posteriormente otros fabricantes,
los automóviles diesel podían garantizar mayores prestaciones y menores
consumos simultáneamente. Quedaba un problema: el ruido excesivo del
propulsor a bajos regímenes de giro y en los "transitorios".
Y es aquí donde comienza la historia del Unijet o
mejor dicho, el estudio de un sistema de inyección directa más
evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del
excesivo ruido de combustión. Esta búsqueda llevará algunos años más
tarde al Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes
en materia de rendimiento y consumo.
Para resolver
el problema, solamente existían dos posibilidades: conformarse con una
acción pasiva y aislar después el motor para impedir la propagación de
las ondas sonoras, o bien, trabajar de modo activo para eliminar el
inconveniente en la fuente, desarrollando un sistema de inyección capaz
de reducir el ruido de combustión.
Decididos por
esta segunda opción, los técnicos del Grupo Fiat se concentraron
inmediatamente en la búsqueda del principio del "Common-Rail",
descartando después de análisis cuidadosos otros esquemas de la
inyección a alta presión. Estos sistemas no permitían gestionar la
presión de modo independiente respecto al número de revoluciones y a la
carga del motor, ni permitían la preinyección, que son precisamente los
puntos fuertes del Unijet.
Nacido
del trabajo de los investigadores de la Universidad de Zurich, nunca
aplicado anteriormente en un automóvil, el principio teórico sobre el
que se inició el trabajo era simple y genial al mismo tiempo.
Continuando con la introducción de gasóleo en el interior de un
depósito, se genera presión dentro del mismo depósito, que se convierte
en acumulador hidráulico ("rail"), es decir, una reserva de combustible
a presión disponible rápidamente.
Tres años
después, en 1990, comenzaba la prefabricación del Unijet, el sistema
desarrollado por Magneti Marelli, Centro de Investigación Fiat y Elasis
sobre el principio del "Common Rail". Una fase que concluía en 1994,
cuando Fiat Auto decidió seleccionar un socio con la máxima competencia
en el campo de los sistemas de inyección para motores diesel. El
proyecto se cedió posteriormente a Robert Bosch para la parte final del
trabajo, es decir, la conclusión del desarrollo y la industrialización.
Así, once años
después del Croma TDI, en octubre de 1997, llegó al mercado otro
automóvil de récord: el Alfa 156 JTD equipado con un revolucionario
turbodiesel que aseguraba resultados impensables hasta ese momento. Los
automóviles equipados con este motor son increíblemente silenciosos,
tienen una respuesta tan brillante como la de los propulsores de
gasolina y muestran, respecto a un motor de precámara análogo, una
mejora media de las prestaciones del 12%, además de una reducción de
los consumos del 15%. El éxito de los Alfa 156 con motor JTD fue
inmediato y rápidamente, además de ser empleado en otros modelos de
Fiat Auto, muchas otras marcas automovilísticas adoptaron propulsores
similares.
Ahora llega la
segunda generación de los motores JTD, en los Multijet. El principio
técnico sobre el que se basa el desarrollo del Multijet es simple. En
los motores de tipo "Common Rail" (Unijet) se divide la inyección en
dos fases una preinyección, o inyección piloto, que eleva la
temperatura y la presión en el cilindro antes de hacer la inyección
principal para permitir así una combustión más gradual, y resultando un
motor más silencioso.
El sistema Multijet
evolución del principio "Common Rail" que aprovecha el control
electrónico de los inyectores para efectuar, durante cada ciclo del
motor, un número mayor de inyecciones respecto a las dos del Unijet. De
este modo, la cantidad de gasóleo quemada en el interior del cilindro
sigue siendo la misma, pero se reparte en más partes; de esta manera,
se obtiene una combustión más gradual. El secreto del Multijet se basa
en las características del diseño de centralita e inyectores que
permiten realizar una serie de inyecciones muy próximas entre sí. Dicho
proceso de inyección, desarrollado por los investigadores de Fiat Auto,
asegura un control más preciso de las presiones y de las temperaturas
desarrolladas en la cámara de combustión y un mayor aprovechamiento del
aire introducido en los cilindros.
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Disposición de un motor Multijet
Descripción del sistema
La técnica
utilizada en el diseño del "Common Rail" esta basada en los sistemas de
inyección gasolina pero adaptada debidamente a las características de
los motores diesel de inyección directa. La palabra "Common Rail" puede
traducirse como "rampa de inyección", es decir, se hace alusión al
elemento característico del sistema de inyección gasolina. La
diferencia fundamental entre los dos sistemas viene dada por el
funcionamiento con mayores presiones de trabajo en los motores diesel,
del orden de 1350 bar que puede desarrollar un sistema "Common Rail" a
los menos de 5 bar que desarrolla un sistema de inyección gasolina.
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Funciones
El sistema de
inyección de acumulador "Common Rail" ofrece una flexibilidad
destacadamente mayor para la adaptación del sistema de inyección al
funcionamiento motor, en comparación con los sistemas propulsados por
levas (bombas rotativas). Esto es debido a que están separadas la
generación de presión y la inyección. La presión de inyección se genera
independientemente del régimen del motor y del caudal de inyección. El
combustible para la inyección esta a disposición en el acumulador de
combustible de alta presión "Rail". El conductor preestablece el caudal
de inyección, la unidad de control electrónica (UCE) calcula a partir
de campos característicos programados, el momento de inyección y la
presión de inyección, y el inyector (unidad de inyección) realiza las
funciones en cada cilindro del motor, a través de una electroválvula
controlada.
La instalación de un sistema "Common Rail" consta:
- unidad de control (UCE),
- sensor de revoluciones del cigüeñal,
- sensor de revoluciones del árbol de levas,
- sensor del pedal del acelerador,
- sensor de presión de sobrealimentación,
- sensor de presión de "Rail",
- sensor de temperatura del liquido refrigerante,
- medidor de masa de aire.
La ECU
registra con la ayuda de sensores el deseo del conductor (posición del
pedal del acelerador) y el comportamiento de servicio actual del motor
y del vehículo. La ECU procesa las señales generadas por los sensores y
transmitidas a través de lineas de datos. Con las informaciones
obtenidas, es capaz de influir sobre el vehículo y especialmente sobre
el motor, controlando y regulando. El sensor de revoluciones del
cigüeñal mide el numero de revoluciones del motor, y el sensor de
revoluciones del árbol de levas determina el orden de encendido
(posición de fase). Un potenciometro como sensor del pedal acelerador
comunica con la UCE, a través de una señal eléctrica, la solicitud de
par motor realizado por el conductor.
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El
medidor de masa de aire entrega información a la UCE sobre la masa de
aire actual, con el fin de adaptar la combustión conforme a las
prescripciones sobre emisiones de humos. En motores equipados con
turbocompresor el sensor de presión de turbo mide la presión en el
colector de admisión. En base a los valores del sensor de temperatura
del liquido refrigerante y de temperatura de aire, a temperaturas bajas
y motor frió, la UCE puede adaptar a las condiciones de servicio los
valores teóricos sobre el comienzo de inyección, inyección previa y
otros parámetros.
Funciones básicas
Las
funciones básicas de un sistema "Common Rail" controlan la inyección
del combustible en el momento preciso y con el caudal y presión
adecuados al funcionamiento del motor.
Funciones adicionales
Estas
funciones sirven para la reducción de de las emisiones de los gases de
escape y del consumo de combustible, o bien sirven para aumentar la
seguridad y el confort. Algunos ejemplos de estas funciones son: la
retroalimentación de gases de escape (sistema EGR), la regulación de la
presión turbo, la regulación de la velocidad de marcha, el
inmovilizador electrónico de arranque, etc..
El sistema
CANbus hace posible el intercambio de datos con otros sistemas
electrónicos del vehículo (p. ejemplo: ABS, control electrónico de
cambio). Una interfaz de diagnostico permite al realizar la inspección
del vehículo, la evaluación de los datos del sistema almacenado en
memoria.[/size]