Inyección directa y mezcla pobre con un coste muy alto
Para que la chispa de la bujía inflame la
mezcla en una cámara de combustión, es necesario que
haya una proporción adecuada de gasolina y aire alrededor
del punto donde se produce. En los motores de carburación
y de inyección indirecta, la gasolina entra en los cilindros
junto con el aire y se produce una mezcla homogénea de ambos
elementos.
Con la inyección directa es más fácil
crear una zona en la cámara de combustión (justo alrededor
de la bujía) con mezcla rica de gasolina y aire, que se inflama
al saltar la chispa; en el resto de la cámara apenas hay
combustible. Con esta división de la cámara de combustión
por zonas, se consigue una buena combustión y mayor rendimiento
térmico, entre otras cosas porque el aire que rodea la
mezcla actúa como aislante y limita la pérdida de
calor a través del cilindro.
El
motor del Lupo FSI tiene dos modos de funcionamiento: mezcla
pobre o mezcla estequiométrica.
Funciona con mezcla pobre si va a menos de 3.500 rpm y en carga
parcial; funciona en mezcla estequiométrica si va a más
de 3.500 rpm o a plena carga (o ambos).
Carga parcial y menos de 3.500 rpm es una situación
muy habitual en ciudad, por ello se consigue una reducción
de consumo tan espectacular con relación al Lupo equivalente
con inyección indirecta. En estas circunstancias, una mariposa
(como puede verse en la ilustración) reduce a la mitad el
área por donde pasa el aire, para acelerarlo y dirigir la
mayor parte hacia una única zona de la cámara de combustión.
A diferencia del funcionamiento normal de un motor de gasolina,
durante toda la fase de admisión sólo entra aire,
no mezcla. Se cierra la válvula de admisión y comienza
la carrera de compresión antes de la inyección de
gasolina. El chorro del inyector incide directamente en un rebaje
del pistón que provoca un arremolinamiento del combustible.
Esa nube de gasolina es la que rodea los electrodos de la bujía
en el momento de la chispa cuando se produce la inflamación
del combustible.
En
mezcla pobre, la cantidad de aire se llega a multiplicar hasta por
2,4 con relación a la que sería necesaria con mezcla
estequiométrica. En lugar de las 14,7 partes de aire por
cada una de gasolina pasa a más de 35 partes de aire por
cada una de gasolina. Esto provoca unos gases de escape muy ricos
en oxígeno que crean problemas de contaminación.
A plena carga por debajo de 3.500 rpm y en cualquier
circunstancia por encima de este régimen, el aire ocupa todo
el conducto de admisión y se expande uniformamente por todo
el cilindro. La gasolina es inyectada en la fase de admisión
del aire, con lo que se mezcla durante más tiempo y se mezcla
casi homogéneamente. En esta situación el motor actúa
casi de la misma forma que uno con inyección indirecta, pero
con la ventaja de que la gasolina se evapora dentro de la cámara,
lo que reduce la temperatura dentro de ésta.
Para mejorar su capacidad de llenado de aire, el
motor del Lupo FSI dispone de un mecanismo de distribución
variable para el árbol de levas de admisión, que le
permite modificar su calado hasta 20 grados.
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