Delphi Corp. presentó el Sistema Delphi de Riel Común de Acción Directa, perteneciente a una nueva generación de inyectores. Este lanzamiento se produce tras cinco años de desarrollo por parte de Delphi, colaborando estrechamente con sus clientes fabricantes de vehículos, a fin de ayudarles a abordar las exigencias en materia de emisiones. El nuevo sistema estará disponible para autos europeos antes de finalizar 2008.
“Siento gran emoción y orgullo, pues Delphi introduce un producto concreto al mercado, y no un concepto, ganándole mucho a la competencia”, dijo José Ávila, gerente general de Sistemas Diesel de Delphi. “El consumidor podrá hacer uso del sistema en un vehículo de lujo ya para fines de este año”, agregó Ávila.
En el patentado sistema Delphi de Riel Común de Acción Directa, se pone en movimiento la aguja del inyector en forma directa con un actuador piezocerámico, en lugar de moverse mediante un circuito electrohidráulico como sucede en las tecnologías existentes de inyección de combustible.
Lo anterior le permite al inyector introducir el combustible a la cámara de combustión con mayor rapidez y con inercia y precisión mucho mayores, con un abrir y cerrar rapidísimo de la válvula de aguja, no obstante la presión de inyección. El mayor control de combustión que resulta brinda una reducción considerable en emisiones, mayor torque y potencia a toda velocidad del motor y un aumento importante en la economía del combustible y refinamiento.
“Nuestros clientes están acelerando la introducción de tecnologías que reducen el consumo de combustible y emisiones de todos los contaminantes, inclusive aquellos que no se regulan”, explicó Ávila.
Uno de los desafíos del motor diesel es la reducción de emisiones del Óxido de Nitrógeno (NOx). Cuando se introduzca Euro 6 en Europa en 2014, tendrán que reducirse los límites de NOx en un factor de tres y los de partículas en un factor de cinco, comparados con los niveles actuales de Euro 4. En Estados Unidos es aún mayor el desafío, ya que el nivel Tier II bin5 NOx ya vigente, es el equivalente de apenas 43mg/km comparado con 250mg/km en Euro 4 hoy, y 80mg/km en Euro 6 (aunque dichas cifras no son plenamente comparables por ser distintos los ciclos de prueba por ley en Europa y Estados Unidos).
Otro desafío es el debate actual, mayor en Europa pero también en Japón y Estados Unidos, sobre la reducción de emisiones de CO2 para contrarrestar el calentamiento global. Actualmente se discuten las metas para el CO2 a nivel regulatorio (la UE ha planteado la desafiante meta de 120g/km para 2012), y al mismo tiempo el consumidor toma muy en cuenta la economía en combustible y las emisiones de CO2 en la determinación de su compra.
“Por desgracia existe una desventaja, pues la reducción de NOx, sea por medidas en el mismo motor o por sistemas de eliminación NOx, podrá incrementar el consumo de combustible y las emisiones de CO2,” indicó Ávila. “Dichos desafíos han motivado a Delphi a desarrollar una diversidad de nuevas tecnologías, entre ellas el Riel Común de Acción Directa para diesel.”
El nuevo Riel Común de Acción Directa de Delphi representa otro avance radical en tecnología de inyección diesel, pues por primera vez se activa la aguja del inyector en forma directa por la cadena piezoeléctrica, eliminando el circuito hidráulico y la demora relacionada con este mismo, y el consumo de energía, lo que también le ofrece al diseñador de motores importantes posibilidades adicionales de control.
Entre las demás ventajas destacan su estabilidad durante su ciclo vital, las cantidades robustas inyectadas en la variación de los ciclos de inyección, la menor variación de la cantidad inyectada de un impulso a otro y la gran inercia de aspersión.
El sistema Delphi del Riel Común de Acción Directa para diesel emplea un concepto patentado de acción directa, donde el actuador piezocerámico opera en forma directa la válvula de aguja del inyector en cargas iniciales, como son las que corresponden a inyecciones piloto, y se emplea un amplificador hidráulico para completar la carga en inyecciones mayores.
El concepto elimina el servo-circuito hidráulico que emplean otros inyectores de Riel Común, lo que le permite al inyector introducir el combustible a la cámara de combustión del motor diesel con mayor rapidez, mayor precisión y a mayores presiones (hasta 2000 bar) y con mayor eficiencia que en el caso de las tecnologías actuales de inyección.
Los piezoinyectores hacen uso de un material piezoeléctrico para producir un movimiento al excitarse con un voltaje eléctrico. Tarda menos de 100 microsegundos en abrir y cerrar la válvula de aguja del inyector, introduciendo el combustible diesel al motor a alta presión y permitiendo siete o más eventos de inyección por ciclo del motor.
El diseño del circuito hidráulico de Delphi hace el mejor uso de las características del actuador piezocerámico: gran fuerza y velocidad en un paquete eficiente. “Proporciona una ventaja equivalente a un aumento de la presión del sistema en unos 200 bar. O sea que el Piezoinyector de Acción Directa de 2000 bar ofrece un rendimiento comparable a un servo inyector de 2200 bar”, indicó el director de ingeniería de Sistemas Diesel de Delphi, el Dr. Detlev Schoeppe. El principio de operación nuevo y radical del inyector también elimina totalmente las fugas, de tal modo que no se produce desperdicio de combustible a alta presión en un retroflujo, ahorrando hasta un kilovatio de energía perdida consumida por los sistemas servo actuales y eliminando la necesidad del enfriador de combustible tan costoso.
Inicialmente, el sistema fue creado con el propósito de optimizar determinados requisitos de desempeño a convertirse en pautas aplicables a legislación futura en materia de emisiones:
— Elevado promedio de presión efectiva de inyección (índice cuadrado de inyección a cualquier presión hasta 2000 bar; los servo sistemas de hoy se alejan mucho del índice cuadrado, sobre todo a presiones bajas y medianas en el riel que son críticas en el control de las emisiones)
— Flexibilidad de múltiples inyecciones (siete eventos de inyección o más)
—-Capacidad de cero separación hidráulica entre inyecciones
—-Reserva de presión en el interior del inyector, evitando así olas de presión entre el inyector y la alimentación de presión, y sus efectos en la dinámica de la aguja y la cantidad inyectada.
— Abrir y cerrar rápido de la aguja de la boquilla (cerca de 3m/s o tres veces más rápido que los sistemas de hoy)
— Eliminación de fugas de retroflujo
— Control proporcional del levantamiento de la aguja por la Unidad de Control de Motor (UCM) permitiendo llevar un control del índice de inyección en ésta, lo que permite la optimización independiente del ruido en marcha de ralentí, emisiones y rendimiento con plena carga, mientras que ahora el índice de inyección es controlado por la mecánica de inyección, siendo una media entre las tres áreas mencionadas.
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