Los inyectores son unos de los componentes más esenciales en el motor a combustión interna de cualquier vehículo actual. Aunque también se les suele conceder una categoría propia, se les reconoce como integrantes del sistema de combustible (o alimentación) de los propulsores a gasolina y diésel.

A grandes rasgos, este último apartado lo integran el depósito (estanque), las bombas y los dispositivos para el depuramiento del combustible. Al final de este circuito (conocido también como “línea”) se hallan los inyectores, que son las últimas piezas por donde pasa el carburante.

Hasta fines del siglo XX, dicha función la cumplía el carburador, una pieza célebre en la industria automovilística, que tenía un accionamiento puramente mecánico. Sin embargo, la búsqueda de la eficiencia y la reducción de las emisiones contaminantes terminaron convirtiéndolo en una pieza de museo. Al menos en Chile, sobrevivió hasta 2018 en motocicletas de baja cilindrada.

Operando bajo presión

De acuerdo con STP, los inyectores son válvulas diseñadas para proporcionar la medida “precisa” de combustible a cada cilindro del motor. En los vehículos gasolineros, los inyectores comenzaron suministrándolo en el múltiple (colector) de admisión, lo cual se denominaba “inyección indirecta”. Con el pasar del tiempo, fueron adoptando la fórmula predominante en los diésel, llamada “inyección directa”, pues lo entrega en la mismísima cámara de combustión.

En un motor diésel, los inyectores se ubican a lo largo del riel común (“common-rail”), en la culata o tapa (superior) del motor. Los hay de espiga (tetón), usados por los propulsores más antiguos, que presentaban inyección indirecta, y de orificios, los más comunes en la actualidad.

Entre sus objetivos, están dosificar la cantidad de combustible, así como controlar y preparar su atomización. También es la pieza que, gracias a un sistema de control electrónico, define el radio de la curva de descarga y sella el sistema de inyección.

Al igual que el relé de la bomba de combustible o el solenoide del motor de arranque, los inyectores son actuadores electromagnéticos. que transforman la energía eléctrica en mecánica. Se trata de dispositivos muy particulares, porque son muy robustos para soportar esfuerzos mecánicos y térmicos. Al mismo tiempo, tienen una construcción interna muy cuidada, porque deben ser tremendamente precisos.

Por ejemplo, los inyectores trabajan internamente con presiones cercanas a los 2.000 bar, que sería como cargar un automóvil sobre la uña de una mano. En motores de vehículos pesados funcionando a plena carga, registran caudales de inyección de hasta 350 milímetros cúbicos, el equivalente a 12 gotas de agua. Dado que atraviesa agujeros de 0,25 mm cuadrados de sección en la tobera (boquilla), el combustible toma velocidad 2.000 km/h, según Lucas Diesel.

Buscando la mezcla perfecta

La entrega de combustible al motor siempre fue un asunto que desveló a los fabricantes automotrices, en la búsqueda de la mezcla estequiométrica. Este concepto alude a la relación entre la masa de aire y carburante para generar una combustión teóricamente óptima. Para conseguir la oxidación completa del hidrocarburo sin exceso de oxidante residual tras la combustión, es preciso alcanzar el balance exacto.

En el caso de la gasolina, la relación es de 14,7:1. En otras palabras, por cada gramo de combustible se requieren 14,7 gramos de aire. Expresado en volumen, significa que cada litro de combustible requiere para quemarse de 9.500 litros de aire, de acuerdo con el Manual de la Técnica del Automóvil.

Para el diésel, la cifra se reduce a 14,5:1, aunque el principio es absolutamente el mismo. La cifra va variando según las características de cada derivado. Mientras que en un motor a gas natural comprimido (GNC) es de 17,4:1, en uno de etanol se reduce a 6,7:1. De la misma manera, en un propulsor a gas licuado de petróleo (GLP) el guarismo es de 15,63:1.

Su búsqueda no obedece únicamente al rendimiento o el ahorro de combustible, sino que el proceso de tratamiento de los gases de escape. De la mezcla estequiométrica depende, de hecho, la eficiencia del convertidor catalítico. Según el texto de Robert Bosch GmbH, solo así pueden reducirse “en más del 98%” los componentes dañinos generados por el funcionamiento de un motor.

Esta proporción perfecta se representa con la letra griega lambda (“λ”), de ahí la denominación del sensor de oxígeno. Cuando la proporción sea la óptima, este factor adquiere el valor uno (”1”). Cualquier cifra inferior, será considerada como “mezcla rica”. De hecho, la potencia máxima suele alcanzarse cuando el factor oscila entre 0,85 y 0,95.

Si, por el contrario, la cifra supera a 1, habrá una “mezcla pobre”, que presente exceso de aire. En ese escenario, baja la potencia, pero también se reduce el consumo. La misma versión señala que los motores Otto con inyección en el conducto de admisión alcanzan, a potencia constante, su consumo más reducido con entre 20% y 50% de exceso de aire, o sea, cuando el factor ronda entre 1,2 y 1,5.

“El valor máximo alcanzable para λ —el ‘límite de marcha con mezcla pobre’— depende de la construcción del motor y el sistema de preparación de la mezcla. En esta condición, no enciende con facilidad, hay fallos en la combustión y la marcha se torna inestable, según el texto de referencia.