Elección de inyectores 

Introducción

Esta información está escrita para dar una idea de cómo funcionan los inyectores de combustible (no diésel ni piezo) y facilitar la elección de inyectores, así como aclarar malentendidos comunes. Siempre hay desviaciones en la práctica, pero el enfoque aquí es mantenerlo muy simple, por lo que solo se incluyen algunos puntos.

1. Tipos de inyectores
2. Medidas
3. Punta alargada
4. Flujo
5. Coincidencia de flujo
6. Resistencia
7. Inductancia
8. Presión de trabajo
9. Temperatura de trabajo
10. Compatibilidad con diferentes medios
11. Perfil del inyector
12. Ángulo de pulverización
13. Ubicación del inyector
14. Inyectores de alimentación de voltaje
15. Conector eléctrico
16. Componentes y elección de materiales
17. Servicio
18. Problemas con los inyectores
    

Tipos de inyectores

Suministro de combustible
Inyector de alimentación superior que recibe combustible a través de la parte superior del inyector y se monta en una rampa de inyectores (fuel rail) que distribuye el combustible a los diferentes inyectores. Esta variante se encuentra a menudo en vehículos del mercado europeo y estadounidense.

Inyector de alimentación lateral que recibe combustible desde un lado y se monta en una rampa de inyectores (fuel rail) que distribuye el combustible a los diferentes inyectores. Estos se encuentran comúnmente en el mercado asiático.

Los inyectores de alimentación superior, independientemente de la marca, a menudo utilizan algún tipo de estándar de Bosch, aunque pueden variar ligeramente en tamaño.

Medidas

Cuerpo compacto (33,6 mm entre las ranuras de las juntas tóricas)
Cuerpo estándar (48,65 mm entre las ranuras de las juntas tóricas)
Cuerpo largo (60,65 mm entre las ranuras de las juntas tóricas)

La punta del inyector se extiende 11 mm por debajo de la ranura superior de la junta tórica en la versión estándar. También hay una punta de inyector más larga que se extiende 24 mm por debajo de la ranura superior de la junta tórica.

Además de lo mencionado anteriormente, hay una gran variedad de tamaños adaptados a modelos de automóviles específicos, pero son más difíciles de adaptar al mercado de accesorios, aunque un inyector de un cierto motor puede encajar en otros también.

El diámetro del agujero de montaje de los inyectores o el diámetro de la junta tórica se denomina a menudo 14,5 mm. La pestaña de la ranura de la junta tórica es de 13,2 mm y la medida más grande de una junta tórica adecuada montada será de 15,2 mm. Estas medidas encajan en un agujero de 14,5 mm.

Inyectores con punta alargada (xT)

Algunos inyectores tienen una extensión desde la junta tórica inferior que mide 24 mm. Esta puede insertarse en el colector de admisión o eliminarse con un adaptador inferior para lograr la protrusión estándar de 11 mm.

Flujo en inyectores

Utilización del inyector (Duty cycle)

El valor de referencia para el máximo uso del inyector en la industria es del 80% (0,8), pero puede variar considerablemente dependiendo de la aplicación y de los componentes elegidos.

Las razones por las que no se quiere utilizar el inyector al máximo dependen de muchos factores, pero la posibilidad de adaptación durante la conducción debido a factores externos, como filtros obstruidos, bombas de combustible desgastadas, calidad del combustible, etc.

Los filtros de combustible, como el filtro de alta presión y el prefiltro, así como el regulador de presión de combustible, son tres de las causas más comunes de pérdida de presión de combustible. Es algo a lo que se debe prestar especial atención.

Voltaje, presión y temperatura son otros factores que influyen y hacen que se desee tener un margen adicional.

BSFC - brake specific fuel consumption (consumo de combustible específico por potencia en sueco)

Una medida de cuánta cantidad de combustible por hora se necesita para que un motor produzca una caballería.

Valores generales para motores de gasolina que se pueden utilizar si no se tiene un historial previo del motor en el que basarse (para E85, añade 0,15):
Motor sin sobrealimentación: 0,5
Motor con compresor: 0,6
Motor turbo: 0,65

Unidades de medida

Es común que diferentes fabricantes y países utilicen diferentes especificaciones de medida para los inyectores. Asegúrate de esto, de lo contrario, habrá errores.

CM3/min
G/min
CC/min
LBS/hora (LBS/hora*10,5 = CC/min)
LB/hora

Cálculo
Lo que debe mencionarse primero y ante todo es que hay tantas maneras de calcular esto como personas hay. También se puede tener en cuenta mucha más información para obtener un valor lo más exacto posible, como la eficiencia del motor, la densidad del combustible y el contenido energético, etc. Pero lo importante es que no elijamos un inyector demasiado pequeño; luego trabajamos con las propiedades y el diseño del inyector para encontrar uno que se adapte bien al motor y a la aplicación.

Ahora utilizamos valores generales para determinar el tamaño del inyector:

(Potencia del motor x BSFC) / (Número de inyectores x Utilización)

Ejemplo para un motor de gasolina de 4 cilindros sobrealimentado que se estima debe alcanzar 400 hp.

(400 x 0,65) / (4 x 0.8) = 81,25 LBS/hora (81,25 x 10,5 = 853 cc)

Aquí hemos llegado a la conclusión de que debemos tener al menos inyectores de 853 cc para el motor mencionado anteriormente, y luego se elige el tipo de inyector más cercano que se adapte y funcione con la presión de combustible, perfil del inyector, ángulo de pulverización, resistencia, compatibilidad del combustible y temperatura de trabajo descritas en esta página.

¿Cuánto puede variar un inyector?
Cerca del 6% de variación para inyectores diseñados para combustibles líquidos (no CNG). Si no es un inyector de gas, la mayoría de los inyectores fluirán de manera uniforme y aceptable para un automóvil original hasta ligeramente modificado. A veces, los inyectores pueden diferir más, pero eso es probablemente de diferentes lotes de fabricación. Ten en cuenta que con un mayor rendimiento del motor / menor margen de seguridad, los inyectores deben ser compatibles.

Coincidencia de flujo

Al fabricar inyectores, se producen pequeñas variaciones que hacen que el flujo en un tamaño de inyector pueda variar varios por ciento. Lo que diferencia se debe a la precisión en la fabricación y, por supuesto, al costo adicional de fabricación que implicaría hacerlos exactamente desde la fábrica. Factores que afectan el flujo incluyen el enrollado de la bobina, el disco del inyector, el sellado de la válvula, por nombrar algunos ejemplos.

Los fabricantes de automóviles utilizan inyectores con las variaciones que la fábrica debe mantener y tienen márgenes de error muy grandes.

El mercado de accesorios a menudo utiliza márgenes de error más pequeños debido a altas salidas de potencia con menos márgenes de seguridad y limitaciones en las posibilidades de prueba en un entorno virtual, así como pruebas prácticas en diferentes condiciones.

Por lo tanto, es bueno hacer coincidir los flujos de los inyectores que no se fabrican de fábrica. Esto significa, en resumen, que en, por ejemplo, 100 inyectores se emparejan aquellos que fluyen dentro del nuevo marco que en el mercado de accesorios suele estar alrededor del 1%, lo cual es muy bueno en comparación con otras fuentes de error que tienen variaciones mucho más grandes.

Un sistema de control puede hoy en día compensar el combustible en cada cilindro junto con sensores lambda separados y sensores de EGT en cada cilindro, pero a pesar de esto, lo mejor es tener un conjunto de inyectores que fluyan igual en cada cilindro.

Procedimiento de coincidencia estática de inyectores

Al realizar una coincidencia o control de dos o más inyectores, se aplica una presión al inyector, por ejemplo, 3 bar. Luego, el inyector se abre durante un tiempo determinado, por ejemplo, 20 segundos (medido en milisegundos). Ahora se mide cuánto combustible ha entregado cada inyector individual. Cuando la gente habla de coincidencia dentro del 1-2%, se refiere a una medición estática.

Procedimiento de coincidencia dinámica de inyectores

Cuando un inyector se abre, puede tomar diferentes tiempos antes de que esté completamente abierto, por lo que una medición dinámica también puede ser interesante.

Entorno de prueba durante el control

Ten en cuenta que el entorno de prueba en comparación con el uso práctico puede tener grandes variaciones en los requisitos dependiendo del equipo circundante y otros factores técnicos. Sin embargo, esta es muy buena información sobre lo que se puede esperar de los inyectores y la información básica al elegir otros componentes en el sistema de combustible, como la bomba de combustible, el regulador de presión de combustible y el filtro de combustible.

Algunos factores diferentes que afectan el control dinámico son el tipo de inyector, diseño, material, presión de combustible, tipo de combustible, temperatura, voltaje, tiempo de trabajo y, por último, pero no menos importante, la prueba en sí.

Prueba de inyectores

Cómo se realiza la prueba y qué herramientas se utilizan es lo que genera la mayor variación. Un control estático no presenta tanta variación, mientras que una prueba dinámica, especialmente a lo largo del tiempo, puede dar grandes variaciones en los valores medidos. Esto es especialmente cierto si los inyectores se prueban en diferentes máquinas con diferentes medios y diferentes tiempos de trabajo.

Tiempo de trabajo / Proceso de trabajo

Otro aspecto que a menudo no se menciona es el tiempo de trabajo del inyector. Cuando el inyector es nuevo, obtienes un valor. Cuando el inyector se ha rodado mecánicamente, obtendrás un valor diferente. Esto no necesita tenerse en cuenta en una coincidencia estática, pero puede dar valores más divergentes en una coincidencia dinámica, especialmente cuando otros factores están involucrados y afectan.

Resistencia del inyector

Resistencia del inyector
La resistencia es una capacidad que limita la corriente en un circuito eléctrico (por ejemplo, una bobina en un inyector). Cuanto mayor sea el valor de resistencia de la bobina, mayor será el voltaje requerido para activarla. La resistencia se mide en ohmios.

Resistencia del inyector
Algunos sistemas de control originales solo admiten inyectores de alta resistencia, y aquellos que por diferentes razones instalan “inyectores de baja resistencia” conectan una resistencia en serie en el circuito de cada inyector para alcanzar la resistencia para la que el sistema de control original está diseñado (alta resistencia). Hay variaciones y excepciones aquí, pero esto no es algo que se quiera lograr, así que no vamos a profundizar más ya que al hacerlo también se manipula la función del inyector.

Peak and hold (baja resistencia)
Los inyectores Peak and hold / señales se utilizan para controlar “inyectores de baja resistencia”. Son dos secuencias donde el pico es exactamente como suena: un primer voltaje alto (peak) se envía desde el sistema de control para abrir rápidamente el inyector. Luego hay una segunda secuencia (hold) donde el voltaje se reduce solo para mantener el inyector abierto.

Saturado (alta resistencia)
Esto son “inyectores de baja resistencia” que se abren y cierran con un voltaje bajo.

¿Baja o alta resistencia?
Un inyector de baja resistencia suele tener entre 2-4 ohmios, mientras que la alta resistencia generalmente implica entre 8-16 ohmios.

Antes se preferían los inyectores Peak and hold porque estaban disponibles en tamaños más grandes y soportaban mayores presiones de combustible con un mejor control. Hoy en día, se elige el inyector que mejor se adapte a la aplicación, ya que la mayoría de los sistemas de control de posventa admiten ambos tipos. Independientemente de si son de baja o alta resistencia, Peak and hold o no, los inyectores grandes de hoy en día son a menudo “de alta resistencia” y pueden abrirse y cerrarse al menos tan bien como los “de baja resistencia” debido a que soportan un voltaje más alto, tienen un tiempo de respuesta más rápido, componentes internos más ligeros y, en general, un mejor control que los antiguos.

Inductancia del inyector

La inductancia es una corriente eléctrica que fluye a través de un circuito (por ejemplo, una bobina en un inyector) y genera un campo magnético, creando así un flujo magnético a través del circuito. La relación entre el flujo magnético y la intensidad de la corriente se llama inductancia. Esta es una de las muchas partes que se miden durante el servicio de inyectores para asegurar que todos los inyectores estén en buenas condiciones y que ninguno se desvíe, para prevenir problemas futuros y paradas en la operación.

Presión de trabajo

La presión de trabajo / flujo de un inyector es especificada por el fabricante y generalmente es a 3 bar. Si aumenta la presión de combustible, también aumenta el flujo con el mismo tiempo de apertura. Algunos inyectores ofrecen un mejor patrón de pulverización a alta presión de combustible, mientras que otros funcionan mejor a baja presión. Esto es difícil de saber sin obtener los datos del fabricante o distribuidor.

Una vez que se ha encontrado el inyector adecuado para la potencia que se va a utilizar, es importante asegurarse de que el inyector funcione dentro del rango en el que se encontrará la presión de combustible.

Ejemplo:
Un motor turboalimentado debe generar 3 bar de sobrepresión.
El regulador de presión de combustible es lineal 1:1 respecto a la sobrepresión.
3 bares de presión de combustible base.

Ahora el inyector tendrá que trabajar con 6 bares de presión de combustible en la parte superior, y se desea que el patrón de pulverización no se vea afectado negativamente, ya que esto también impactará negativamente en la eficiencia del motor.

A menudo, los grandes inyectores originales solo tienen un buen patrón de pulverización hasta 5 bar, aunque siempre pueden haber excepciones. Aquí es importante buscar otro tipo de diseño de inyector que pueda manejar esta presión. A menudo se denominan inyectores de motorsport y suelen soportar hasta 8 bar sin que el patrón de pulverización se vea afectado.

Temperatura de trabajo

Rango de temperatura del inyector
Un inyector de combustible opera entre -40 grados y +110 grados sin verse afectado significativamente. Estas son las especificaciones establecidas en la industria automotriz para soportar diferentes mercados donde las temperaturas pueden ser muy frías o muy cálidas. Esto también se aplica a los inyectores de motorsport, y aunque puede haber algunas variaciones, estas temperaturas no suelen ser un problema para mantenerse dentro de este rango. Además, los inyectores modernos están diseñados para enfriarse mejor con el combustible que antes.

Compatibilidad con diferentes medios

La mayoría de los inyectores pueden funcionar con E85 y BF95/98. E85 requiere un mantenimiento más frecuente de los inyectores, ya que los conductos pueden comenzar a bloquearse y pueden formarse depósitos que afectan el flujo y el patrón de inyección. Los sistemas de control actuales pueden compensar a menudo la cantidad de inyección con los tiempos de apertura, pero todavía persiste el problema del flujo y el patrón de inyección del inyector. Por lo tanto, se recomienda siempre un aditivo de combustible que lubrique al usar etanol, así como la limpieza de inyectores una vez por temporada.

Patrón de inyección

Existen diferentes tipos de patrones de inyección. Estos se controlan con diferentes cantidades de orificios en la boquilla del inyector, a los que llamamos disco. Se habla de tecnología de un orificio, tecnología de dos orificios y tecnología de múltiples orificios. La tecnología de múltiples orificios puede tener entre tres y ocho orificios que distribuyen el combustible en diferentes patrones de inyección.

Los diferentes patrones de inyección se pueden clasificar en tres comunes, aunque también aquí hay excepciones con aún más variantes.
Patrón de inyección cónico
Rayo
Dos rayos

Cuando se habla de patrón de inyección, hay diferentes distribuciones o ángulos que van de 10 a 85 grados. Lo más común es de 10 a 30 grados, donde los inyectores más grandes tienen una distribución más amplia y los más pequeños una más estrecha.

Ángulo de inyección

Además de que existen diferentes patrones de inyección, también se puede elegir el ángulo de inyección, aunque no es tan común. El ángulo se puede ajustar en cuatro direcciones diferentes, tomando el conector eléctrico como punto de referencia.

Lo más común es un ángulo de alrededor de 15 grados hacia alguna de las cuatro direcciones.

Ubicación del inyector

La elección del inyector se basa generalmente en cuatro aspectos.

1. Cuánto flujo necesita para alcanzar una potencia máxima.
2. Si es compatible con el sistema de control que se va a utilizar.
3. Si es del tamaño adecuado.
4. Si es compatible con el combustible que se va a utilizar.

Algo que a menudo se olvida es con qué presión debe trabajar, si se utilizará en un uso diario o solo durante 2 horas por temporada, el patrón de inyección y el ángulo de inyección. Aquí se debe considerar si se debe adaptar el inyector a la admisión que se tiene con puntos de montaje fijos para el inyector o si se debe adaptar la admisión para cumplir con requisitos específicos sobre qué tipo de inyector es adecuado para el área de uso del motor. También se debe tener en cuenta la elección del conector dependiendo del área de uso.

Alimentación del inyector

En un automóvil, el sistema eléctrico a menudo no es completamente estable, por lo que los componentes que se instalan deben soportar fluctuaciones en el voltaje. En este caso, los inyectores. El alternador del automóvil está diseñado para entregar un voltaje estable de alrededor de 14 voltios.

Las desviaciones ocurren cuando el motor de arranque está en funcionamiento o cuando la batería está débil, o en el alternador y el regulador de carga, por mencionar algunos ejemplos. Además, hay una variedad de diferentes rangos de trabajo eléctrico para cada uno de los componentes mencionados, por lo que un inyector que pueda operar en un amplio rango de trabajo es preferible para poder ajustar y compensar esto en el sistema de control.

Un inyector puede funcionar a menudo entre 6 y 18 voltios, el flujo especificado solo se aplica a lo que el fabricante ha medido, que a menudo es 13.8 o 14 voltios. Por lo tanto, es importante ajustar los tiempos de apertura del inyector en relación con el voltaje.

Cuando la bobina recibe un pulso del sistema de control para abrir, tarda un tiempo antes de que salga combustible, ya que el conducto del inyector necesita tiempo para salir de su asiento y permitir que el combustible fluya. Esto se llama el tiempo muerto del inyector (la capacidad de reacción del inyector). Al medir esto, se puede observar claramente la diferencia entre la tecnología antigua y nueva, así como entre el "peak and hold" (baja resistencia) y el "saturated" (alta resistencia). Por lo general, el tiempo de apertura es de alrededor de un milisegundo, y todos estos detalles contribuyen al conjunto.

Conector eléctrico

El conector eléctrico del inyector generalmente no está incluido en la compra del inyector. Sin embargo, hay una gran variedad, y la elección a menudo recae en qué tipo de conector tiene el inyector que se ha seleccionado según las especificaciones. Puede haber ocasiones en las que se necesite un conector a prueba de intemperie, y esto debe tenerse en cuenta al elegir el inyector. Pero, por lo general, el diseño del conector no juega un papel tan importante en la selección del inyector, sino que se adapta el arnés de cables con los conectores que se ajustan al inyector.

Lo que nunca se escucha que se hable es de la calidad del conector y los pines. Esto es muy importante, ya que la instalación y desmontaje del inyector durante el control y el servicio implica que el conector y los pines deben hacer buen contacto repetidamente sin perder su capacidad de sujeción y ajuste. Un conector suelto significa un inyector que no abre correctamente, lo que puede causar daños graves al motor o incluso la rotura del motor como consecuencia.

Utiliza herramientas adecuadas al conectar los cables y asegúrate de obtener conectores en los que puedas confiar, así habrás eliminado dos puntos que pueden estar sueltos en un sistema.

El inyector está impulsado por una bobina, lo que significa que no es sensible a la polaridad y los pines se pueden invertir, pero en una instalación adecuada, todos deben estar uniformemente configurados.

Componentes del inyector y selección de materiales

El cuerpo de un inyector de combustible suele estar hecho de plástico.

Tiene un O-ring superior y uno inferior, adaptados al combustible que se va a utilizar, así como al tamaño que se ajuste al orificio de montaje.

Internamente, un inyector ha tenido el mismo diseño durante muchos años, pero siempre se ha actualizado con otros materiales y diseños para facilitar el movimiento de las partes para un mejor control.

En la parte superior del inyector hay un pequeño pre-filtro para evitar que la suciedad entre en el inyector y dañe las partes móviles.

Luego viene la bobina que el sistema de control activa con una corriente. Esta levanta un émbolo o punta del inyector que abre el paso para el combustible. Cuando la corriente del sistema de control se interrumpe, el émbolo regresa a su posición de cerrado gracias al resorte incorporado y a la presión del combustible que también ayuda a cerrarlo.

El combustible pasa a través de un disco o la parte superior del inyector que da forma al patrón de inyección junto con el diseño del émbolo.

Esta es una construcción básica muy simple que se ha refinado a lo largo de los años con características personalizadas.

Servicio

Un inyector nuevo suele tener un patrón de inyección muy fino, que se deteriora con los años debido a la suciedad, depósitos y fatiga. Al utilizar gasolina como combustible, estos factores no son un problema tan grande, aunque existen. Es cuando se utiliza etanol/E85 que los problemas se vuelven notorios. Durante el mismo período, los sistemas de control modernos han obtenido compensación individual por cilindro, lo que ha oscurecido estos problemas y ha compensado por ellos en su lugar.

El servicio del inyector es, por tanto, tan evidente como el cambio de filtro de combustible, el cambio de membrana en el regulador de presión de combustible, el cambio de filtro de aceite y cualquier otro punto de servicio. La falta de control se notará en forma de funcionamiento irregular del motor, desgaste del motor y menores márgenes de seguridad cuando el sistema de control compensa constantemente en uno o varios cilindros.

Palabras finales

En Speeding esperamos que hayas encontrado útil esta información sobre inyectores. Si tienes alguna pregunta o necesitas ayuda, no dudes en contactarnos.