¿Cómo funcionan los inyectores de combustible?
Los mejores inyectores de combustible permiten que un motor genere la máxima potencia a la vez que minimiza el consumo de combustible y reduce la contaminación. Los inyectores de combustible con la última tecnología ayudan a reducir las emisiones de carbono y gases de efecto invernadero al proporcionar un abastecimiento de combustible preciso con una mezcla de aire optimizada. Este artículo describe qué es un inyector de combustible y cómo funciona en motores diésel, de gas natural e hidrógeno, así como en vehículos de pila de combustible de hidrógeno.
¿Qué hace un inyector de combustible?
Un inyector de combustible regula la inyección de combustible en la cámara de combustión interna de un motor donde se mezcla con el aire y se enciende. La cámara de combustión es donde la energía química en diesel, hidrógeno y gas natural se convierte en energía para el vehículo. Cuando es accionado por la unidad de control electrónico (ECU), el inyector suministra una cantidad precisa de combustible para garantizar una combustión eficiente.
¿Cómo funciona un inyector diésel?
Un inyector de combustible en un motor diesel consiste en un solenoide (un tipo de electroimán), una boquilla y una aguja dentro del cuerpo del inyector. Los motores diésel modernos son de inyección directa, lo que significa que el combustible se suministra directamente en la cámara de combustión.
En el cilindro, el aire se comprime por el movimiento ascendente del pistón. A medida que el pistón se acerca a la parte superior de su trayectoria, se envía una señal eléctrica al solenoide, lo que hace que la aguja del inyector se levante y permite que el combustible de alta presión (hasta 37,000 psi) fluya a través de la boquilla y hacia la cámara de combustión para mezclarse con el aire. Debido a la elevada temperatura creada por la carrera de compresión, la mezcla de aire y combustible se enciende automáticamente, creando energía y conduciendo los pistones del motor.
La combinación de alta presión de combustible y orificios de boquilla de inyector excepcionalmente finos garantiza una mezcla óptima de aire y combustible para cumplir con estándares de emisiones aún más estrictos. En los motores de diésel, un inyector de combustible puede disparar múltiples pulsos en un solo golpe de potencia que se puede utilizar para la mitigación del ruido y el control de emisiones.
¿Cómo funciona un inyector de gas natural?
Los motores de gas natural funcionan de manera similar a los motores de gasolina en que su proceso de combustión utiliza una bujía (a diferencia de los motores diesel). El gas natural se comprime y almacena en un tanque de combustible, generalmente ubicado en la parte trasera del vehículo. El gas de alta presión se dirige a través de un regulador de presión que reduce la presión del combustible entrante a un nivel apropiado para garantizar un abastecimiento preciso del inyector. Una señal eléctrica abre el inyector y asegura que se suministre el volumen correcto de combustible a la corriente de aire de admisión. Esa mezcla de aire y combustible se entrega a la cámara de combustión donde se enciende con la bujía, creando energía.
El gas natural es un combustible de menor intensidad de carbono en comparación con el diésel y se considera una tecnología fundamental para ayudar a las flotas a reducir las emisiones de carbono en la actualidad. El gas natural se puede aprovechar para una reducción inmediata y, en el caso del gas natural renovable (GNR), incluso puede poseer una intensidad de carbono negativa
¿Cómo funciona un inyector de hidrógeno ICE?
Los motores de hidrógeno tienen un alto grado de componentes comunes con los motores de gas natural y diésel. Los motores de hidrógeno de Cummins se basan en una plataforma de motor independiente del combustible de vanguardia. Aunque comparten componentes comunes, los motores de hidrógeno tienen requisitos específicos para regular e inyectar combustible. Esto se debe a que el hidrógeno es más inflamable que el diésel y es más fácil de encender en una cámara de combustión. Debido a esto, los motores de hidrógeno pueden tener problemas de "preignición", lo que puede causar contraproducentes. Una forma de superar los problemas previos a la ignición es que un motor utilice un sistema de inyección directa. Los sistemas de inyección directa introducen hidrógeno directamente en los cilindros. Cummins está desarrollando actualmente un motor de hidrógeno de 15 litros que utiliza inyección directa.
¿Cuál es el sistema de inyección en los vehículos con pila de combustible?
Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno aprovechan la energía eléctrica producida al dividir un átomo de hidrógeno en protones y electrones y reaccionar con oxígeno. En las pilas de combustible, el sistema de suministro de hidrógeno debe proporcionar suficiente flujo fresco de hidrógeno al lado del ánodo de la pila de pilas de combustible para satisfacer las demandas de energía eléctrica de la aplicación. Esto se puede lograr utilizando un inyector de hidrógeno o una válvula proporcional, los cuales regulan con precisión el flujo de hidrógeno a la pila. A diferencia del diésel, el gas natural y los motores de combustión interna de hidrógeno (ICE), las pilas de combustible no tienen emisiones de carbono ni contaminantes. Los subproductos de dividir un átomo de hidrógeno en una pila de combustible son electricidad, calor y vapor de agua.
¿Cuál es el papel de los inyectores de combustible en la transición energética?
Los inyectores de combustible son más que un simple componente de los motores. Pueden desempeñar un papel clave en la transición energética de los combustibles fósiles a fuentes de energía más limpias. Al optimizar el consumo de combustible en los motores de diésel tradicionales y facilitar la operación de motores de combustible alternativo como el gas natural, los motores de combustión interna de hidrógeno (ICE) y las pilas de combustible de hidrógeno, los inyectores de combustible contribuyen a los esfuerzos de las flotas de camiones para reducir las emisiones de carbono y gases de efecto invernadero.
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Accelera™ de Cummins trabaja en el desarrollo de nuevas tecnologías en pilas de combustible. Accelera, un segmento comercial de Cummins, es a la vez un proveedor e integrador de componentes, centrado en baterías, pilas de combustible de hidrógeno, ejes eléctricos, tracción y electrolizadores. Para obtener más información sobre la diversa cartera Accelera de soluciones de cero emisiones, visite accelerazero.com.