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Parte 2.
Analicemos un poco el punto “DCG-1”:
El problema de la “pared mojada” se detectó desde los sistemas de tecnología antigua a base de carburadores. Se acumulaba gasolina en todo el trayecto interno del múltiple de admisión, desde la base del carburador hasta las válvulas de admisión. Luego vinieron los sistemas de inyección con un inyector conocido como “TBI”. Esto mejoró un poco la situación por la mejor pulverización y control, pero seguía existiendo la “pared mojada” en el trayecto desde el inyector hasta las válvulas de admisión. Vinieron luego los sistemas “multipuerto”, consistiendo en un inyector por cilindro, colocado muy cerca de la válvula de admisión correspondiente (ver figura 1). El problema continúa, en menor grado pero suficiente para seguir causando mala mezcla aire/gasolina.
¿Se pensó qué al disminuir la distancia entre el inyector y la válvula de admisión evitaría el problema de “pared mojada”?
Parece que la respuesta es afirmativa puesto que ahora tenemos los sistemas de “inyección directa” “DI” pero, solo lo disminuye ligeramente. Por lo visto en los sistemas “DI”, la “pared mojada” ocurre ahora dentro del cilindro. En la parte superior del pistón y paredes internas de la cámara. Con otros problemas adicionales derivados de lo crítico que es el inyectar directamente dentro de las cámaras la gasolina como si fuera un sistema de inyección “diesel”. En éste último sistema, el diesel empieza a arder desde el momento de la inyección, sin llegar a tocar las paredes para “mojarlas” (¿será cierto?), no así con la gasolina que, primero se inyecta, “moja las paredes” y luego se enciende con la chispa de una bujía.
¿Cómo afecta el inconveniente “DCG-1”?
La “pared mojada” es gasolina liquida, no pulverizada ni mezclada con aire, acumulada en los ductos de aire y/o en la cavidad superior de la válvula de admisión y en la superficie de esta última. Ocasiona pequeños “charcos” de gasolina en mayor o menor grado, según las condiciones y los diferentes tipos de sistemas utilizados. No se tiene ningún control sobre esta gasolina acumulada y es muy variable en magnitud; entrando en las cámaras de combustión como “gotas” grandes de gasolina o, pequeños “chorritos” deslizándose por las paredes. Depende de las condiciones de operación y/o manejo como son: arranque en frío, ralenti, aceleración y velocidad sostenida de carga moderada. Esta última condición es la menos afectada por la “pared mojada”, cuando se acumula menos, por consiguiente, es la condición de manejo más eficiente. La condición de aceleración máxima “WOT” (“mariposa” de aceleración completamente abierta) es la menos eficiente y de mayor problema, con mayores grados de “pared mojada”, cuyos resultados son, “detonación”, calentamiento del motor y altas emisiones contaminantes “CO2”, “CO”, “HC” y “NOx”.
Con el problema de la “pared mojada” al inyectar la gasolina, se pierde la ventaja del control electrónico de relación aire/gasolina disponible. La gasolina “escurriendo” por las paredes y válvulas de admisión; es gasolina que no está mezclada con aire, ocasionando un sinnúmero de dificultades y deficiencias en la combustión incluyendo la ausencia total de combustión por no existir mezcla adecuada que inicie la combustión en las cercanías de la chispa de la bujía o, por haber sido “mojada” la punta donde se produce normalmente la chispa anulando la generación de la misma.
Esta mezcla muy estratificada tiene una velocidad de combustión muy lenta, de baja o nula potencia mecánica y mucho calor transmitido a las paredes del cilindro y escape generando altos niveles de “NOx”; requiere un tiempo de encendido muy adelantado favoreciendo la “detonación”. Son “gotas” de gasolina de diferentes tamaños de muy difícil combustión que se adhieren a las paredes internas de las cámaras de combustión y superficie del pistón así como entre los anillos al entrar junto con aire pero, sin mezclarse con éste durante el tiempo de admisión, presentando altos niveles contaminantes y de “HC” sin quemar en los gases de escape. Es gasolina que sale del motor todavía ardiendo, completamente desperdiciada.
Al estar presente la condición “DCG-1” de lenta combustión requiriendo un avance adelantado del encendido, junto con la gasolina bien pulverizada por los inyectores, que no tocó paredes ni superficie de válvulas, mezclada correctamente con aire, con una velocidad de combustión muy rápida y de alta potencia mecánica, requiriendo un tiempo de encendido de muy poco avance, ocurre el problema de “detonación”. Entiéndase éste problema de “detonación” como, “potencia frenando el motor”. Creo que es fácil prever los resultados dañinos y la problemática que existe en los motores con este tipo de mezcla en sus cámaras de combustión tales como: Baja eficiencia en el desempeño del motor. Alto consumo de gasolina al emplearse inevitablemente parte de esta última para frenar al motor. Altos niveles de calentamiento del motor. Altos niveles de emisiones contaminantes, “CO”, “HC” y “NOx”. Claro, para eso está el convertidor catalítico; para evitar que las altas emisiones salgan a la atmósfera. Un maravilloso invento para cubrir y minimizar las deficiencias de los sistemas de alimentación de gasolina en lo que a contaminación se refiere.
En los modernos sistemas de tecnología de inyección de gasolina actuales, refiriéndome a los sistemas llamados “multipuerto”, es decir, con un inyector por pistón. Se sitúa tal inyector próximo a la válvula o válvulas de admisión correspondiente. Siendo el objetivo que: el “chorro” de gasolina pulverizada al inyectarse esté dirigido a que “choque” con la parte superior de las válvulas de admisión; aquí se produce el efecto de “pared mojada” “DCG-1” ver figura 1. (Se muestra en rojo). Se ha tratado de evitar al máximo que tal “chorro” pegue en las paredes de la cavidad de las válvulas y/o ductos para evitar el efecto de “pared mojada” en ese lugar, es decir, para intentar no aumentarlo más realmente, puesto que es inevitable el “choque” en la superficie de las válvulas de admisión.
Con estos actuales sistemas de inyección se logra una cantidad o volumen de gasolina inyectada bastante bien controlada por el “software” de la computadora del motor “MCU”. Asimismo, con sensores adecuados, se conoce cual es el volumen o cantidad de aire que entra también a la cámara de combustión para una abertura de la “mariposa” de aceleración correspondiente a la posición del acelerador comandada por el conductor (en caso del motor de un vehículo).
Por lo tanto, sabiendo cuanto aire entra a las cámaras de combustión y teniendo control electrónico preciso sobre los inyectores, control apoyado con el uso de los sensores de oxigeno, así, es posible inyectar la cantidad o volumen de gasolina que se desee en cada momento. Si se desea una mezcla “rica” se comanda una cantidad a inyectar en una proporción menor a 14.7:1 que es la proporción o “relación estequiométrica” correcta. Se dice que para acelerar se asigna una relación de hasta 12:1 llamada mezcla “rica”. Cuando se desean mezclas pobres se suelen asignar mezclas de hasta 20:1.
Ahora bien, con la explicación anterior podemos notar que el concepto de “mezcla rica 12:1”, “mezcla pobre 20:1” o, “mezcla estequiométrica 14.7:1” sería válido siempre que la gasolina inyectada lograra mezclarse completamente con el aire admitido, es decir, tener una mezcla “homogénea”. Pero, esto no ocurre así. La mezcla no es homogénea es “estratificada”; debido al efecto de “pared mojada” “DCG-1” que ocurre prácticamente en mayor o menor grado en cualquier relación aire/gasolina y condición de operación del motor.