Un inyector unitario ( UI ) es un sistema integrado de inyección directa de combustible de alta presión para motores diésel , que combina la boquilla del inyector y la bomba de inyección en un solo componente. La bomba de émbolo utilizada suele estar accionada por un árbol de levas compartido . En un inyector unitario, el dispositivo suele ser lubricado y enfriado por el propio combustible.
La inyección de alta presión ofrece beneficios de potencia y consumo de combustible en comparación con la anterior inyección de combustible a baja presión, al inyectar el combustible en forma de un mayor número de gotas más pequeñas, lo que proporciona una relación mucho mayor entre superficie y volumen. Esto proporciona una vaporización mejorada desde la superficie de las gotas de combustible y, por lo tanto, una combinación más eficiente del oxígeno atmosférico con el combustible vaporizado, brindando una combustión más completa y limpia.
En 1911, se concedió una patente en Gran Bretaña para un inyector unitario parecido a los que se utilizan hoy en día para Frederick Lamplough . [1]
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El uso comercial de inyectores unitarios en los EE. UU. comenzó a principios de la década de 1930 en motores Winton que impulsaban locomotoras, barcos e incluso submarinos de la Armada de los EE. UU. [2] y en 1934, Arthur Fielden obtuvo la patente estadounidense número 1.981.913 [3] sobre el diseño del inyector unitario [ 4] posteriormente utilizado para los motores diésel de dos tiempos de General Motors . La mayoría de los motores diésel de tamaño mediano utilizaban una sola bomba e inyectores separados, pero algunos fabricantes, como Detroit Diesel [5] y Electro-Motive Diesel, se hicieron conocidos por preferir los inyectores unitarios, en los que la bomba de alta presión está contenida dentro del inyector. sí mismo. La presentación ASME de 1951 de EW Kettering detalla el desarrollo del inyector unitario moderno. [6] Además, Cummins PT (presión-tiempo) es una forma de inyección unitaria en la que los inyectores de combustible están en un riel común alimentado por una bomba de baja presión y los inyectores son accionados por un tercer lóbulo en el árbol de levas. La presión determina la cantidad de combustible que reciben los inyectores y el tiempo lo determina la leva.
En 1994, Robert Bosch GmbH suministró el primer inyector unitario electrónico para vehículos comerciales, y pronto le siguieron otros fabricantes. En 1995, Electro-Motive Diesel convirtió sus motores diésel 710 a inyección electrónica de combustible, utilizando un EUI que reemplaza al UI.
Hoy en día, los principales fabricantes incluyen Robert Bosch GmbH , CAT , [7] Cummins , [8] Delphi , [9] [10] Detroit Diesel , Electro-Motive Diesel . [11]
El diseño del inyector unitario elimina la necesidad de tuberías de combustible de alta presión y, con ello, sus fallas asociadas, además de permitir que se produzca una presión de inyección mucho mayor. El sistema de inyector unitario permite una sincronización precisa de la inyección y un control de cantidad como en el sistema common rail . [12]
El inyector unitario está instalado en la culata del motor , donde el combustible se suministra a través de conductos integrales mecanizados directamente en la culata. Cada inyector dispone de su propio elemento de bombeo y, en el caso del control electrónico, también de una electroválvula de combustible. El sistema de combustible se divide en el sistema de suministro de combustible de baja presión (<500 kPa ) y el sistema de inyección de alta presión (<2000 bar ). [13]
Características técnicas:
Ventajas:
La operación básica se puede describir como una secuencia de cuatro fases separadas: la fase de llenado , la fase de derrame , la fase de inyección y la fase de reducción de presión .
Una bomba de suministro de combustible de baja presión suministra combustible diesel filtrado a los conductos de combustible de la culata y a cada puerto de combustible del inyector de émbolo de la bomba de carrera constante, que funciona con un árbol de levas en cabeza .
El uso del control electrónico permite funciones especiales; tales como sincronización de inyección con temperatura controlada, equilibrio de cilindros (ralentí suave), apagado de cilindros individuales bajo carga parcial para una mayor reducción de las emisiones y el consumo de combustible, e inyección multipulso (más de una inyección durante un ciclo del motor).
Los sistemas de combustible de inyector unitario se utilizan en una amplia variedad de vehículos y motores; vehículos comerciales de fabricantes como Volvo , Cummins , Detroit Diesel , CAT , Navistar International y vehículos de pasajeros de fabricantes como Land Rover y Volkswagen Group , entre otros, y locomotoras de Electro-Motive Diesel .
Las principales marcas del Grupo Volkswagen utilizaban sistemas de inyectores unitarios (con la marca "Pumpe Düse" , [14] comúnmente abreviado como "PD" ) en sus motores diésel de inyección diésel por succión (SDI) y de inyección directa turboalimentada (TDI) , [15] sin embargo, este combustible El método de inyección ha sido sustituido por un diseño common-rail, como el del nuevo 1.6 TDI.
En Norteamérica , los Volkswagen Jetta , Golf y New Beetle TDI 2004–2006 son Pumpe Düse [16] (disponibles en las generaciones MK4 y MK5, con códigos de motor BEW y BRM respectivamente; los modelos más antiguos utilizan una bomba de inyección accionada por correa de distribución) . [ cita necesaria ]
Los motores TDI que incorporan sistemas de inyectores unitarios PD fabricados por el Grupo Volkswagen también se instalaron en algunos automóviles vendidos en Europa y otros mercados donde el combustible diesel tenía un precio conveniente, entre ellos había algunos automóviles Chrysler/Dodge de la era DaimlerChrysler, por ejemplo, el Dodge Caliber. (MY07 BKD, MY08 BMR), Dodge Journey , Jeep Compass , Jeep Patriot .
Scania AB, el principal fabricante de camiones y motores diésel del Grupo Volkswagen , también utiliza el sistema de inyector unitario, al que denominan " Pumpe-Düse-Einspritzung " o "PDE" .
En 1993, CAT e International Truck & Engine Corporation [17] introdujeron la "inyección unitaria electrónica accionada hidráulicamente" (HEUI), donde los inyectores ya no funcionan con árboles de levas y pueden presurizar el combustible independientemente de las RPM del motor. Disponible por primera vez en el motor diésel V8 de 7,3 L/444 cuin de Navistar . HEUI utiliza la presión del aceite del motor para impulsar la inyección de combustible a alta presión, donde el método habitual de operación del inyector unitario es con el árbol de levas del motor .
Las aplicaciones HEUI incluyeron el Ford Powerstroke de 7.3L y 6.0L usado entre mayo de 1993 y 2007. International también usó el sistema HEUI para múltiples motores, incluidos el DT 466E , DT 570, T-444E , DT-466–570, MaxxForce 5, 7, Motores 9, 10, MaxxForce DT y VT365. [ dudoso ] Caterpillar incorporó sistemas HEUI en los modelos 3116, 3126, C7, C9 entre otros y el motor Daimler-Detroit Diesel Serie 40 suministrado por International también incorporó un sistema de combustible HEUI. Isuzu instaló un sistema HEUI en su motor 3.0 LTR 4JX1 instalado en el Trooper y sus variantes. El sistema HEUI ha sido reemplazado por muchos fabricantes con soluciones de inyección common rail , una tecnología más nueva, para lograr una mejor economía de combustible y se están introduciendo nuevos estándares de emisiones.
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