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HDi, acrónimo dehigh presure direct injection es la denominación comercial utilizada por elGroupe PSA para designar a susmotores diésel deinyección directa yturbocompresor, dotados de la tecnologíacommon-rail inventada en su día porMagneti Marelli, filial deFiat. En el caso de PSA los equipos son suministrados porSiemens/Continental,Bosch oDelphi en distintas generaraciones de sus propias versiones de la tecnología common-rail en función de cada motorización.
En 1998 el Groupe PSA llega a un acuerdo de joint venture con Ford Motor Company para la producción de estos nuevos motores de diésel de inyección directa, motores conocidos como HDi de "segunda generación" en el caso de PSA y como TDCi en el caso de Ford. De este modo los motores montados por las marcas del Groupe PSA son idénticos a los montados por la marca Ford y Volvo cars aunque la denominación comercial varía en cada marca -Tdci en Ford, D4 en Volvo o CRTD en Mazda-. Los motores se montan en las plantas de Trémery y Douvrin en Francia -Groupe PSA- así como en las plantas de Dogenham en Inglaterra y en Skövde Suecia.
En función de los acuerdos comerciales entre ambos grupos y con terceros, mecánicas HDi desarrolladas por PSA han sido montadas porOpel,Fiat,Suzuki,Zastava,Mazda,Volvo,Land-Rover,Jaguar oMINI.Reciprocamente determinadas motorizaciones montadas por PSA y denominadas HDi provienen de otros fabricantes comoFord oIveco.
Tradicionalmente, los motoresdiésel ofrecen un rendimiento calorífico superior a los motores gasolina lo que implica un menor consumo, generalmente a cambio de un mantenimiento mayor.
Sin embargo de cara a su utilización en turismos, los motores de combustión interna presentan una importante desventaja frente a los motores de explosión, pues a diferencia de estos el momento exacto en el que se produce la combustión es difícil y costoso de controlar.
Hasta la aparición de losinyectores con actuadores electromecánicos, los motores diésel utilizaban para ello complejasbombas de inyeccióndistribuidoras, en las que la propia bomba era capaz de proporcionar a cada inyector una determinada cantidad de combustible en un determinado momento. Estas bombas, rotativas o lineales, eran sustancialmente distintas de las empleadas en los motores de explosión, puesto que controlaban mecánicamente la duración y la presión de la inyección de cada inyector, funcionando en el caso de las bombas lineales[1] como auténticos motores invertidos. Al ser los líquidosincompresibles, la presión de salida que proporcionaba la bomba se transmitía a través de cada conducto y era suficiente para vencer la resistencia del muelle del inyector, desplazando la aguja que tapaba la tobera produciéndose la inyección.
Sin embargo el sistema tenía sus limitaciones. En un motor de explosión convencional alimentado por carburador o inyección indirecta, el ciclo de trabajo está controlado con total precisión por una chispa eléctrica y se dispone de la totalidad de lacarrera de admisión para realizar la aspiración o lainyección de combustible en el colector de admisión. En cambio en el ciclo diésel el motor solo aspira y comprime aire, debiendo realizarse la inyección exactamente cuando este haya alcanzado la temperatura y presión necesarias. Por esta razón en motores diésel de pequeño tamaño se utilizaban sistemas deinyección indirecta.
Estos motores recurren a situar el inyector fuera del cilindro, aunque no en el colector de admisión como en los motores de inyección indirecta de gasolina, sino en unaprecámara comunicada con el cilindro mediante una lumbrera. De este modo durante el ciclo de compresión el aire adquiere la presión y temperatura necesarias en el interior esta cámara, cuya forma es la ideal para que se inicie la combustión que posteriormente se extiende al cilindro a través de la lumbrera. Gracias al empleo de precámara se logran buenas prestaciones con bajas presiones de inyección sin ser necesaria una gran precisión por parte del inyector, que actúa como un simple "tapón" de la presión enviada por la bomba. PSA había desarrollado los motoresTUD,XUD yDJ/DK conprecámaras esféricas tipoRicardo-Comet V, referentes mundiales en cuanto a motores de inyección indirecta mecánica.
En motores mayores se venía utilizando desde siempre lainyeccion directa, medianteinyectores obomba-inyectores situados en el interior del cilindro ycámaras de combustión labradas en la cabeza delpistón, consiguiéndose rendimientos térmicos superiores al no desperdiciarse inútilmente calor a través los conductos de refrigeración de la culata y producirse el frente de la llama en la zona óptima. Sin embargo las presiones requeridas eran mucho mayores y la precisión difícil de lograr, lo que encarecía los equipos de inyección y aumentaba la rumorosidad y vibraciones del motor.
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A partir de la segunda mitad de los años 80, los avances en tecnología diésel combinados con la ventajosa fiscalidad del combustible enEuropa, donde salvo excepciones no existe combustible profesional, hicieron que las matriculaciones de vehículos diésel se disparasen. EnFrancia la situación no era nueva[1] y PSA mantenía una cómoda posición dominante basada en sus excelentesTUD,XUD yDJ/DK de inyección indirecta mecánica en todos los segmentos del mercado, desde los pequeñosPeugeot 106 a los grandesCitroën XM.
Fuera de Francia sin embargo una serie de acontecimientos precipitan el fin de era de la inyección con precámara, obligando a PSA a posicionarse en el mercado:
El éxito del concepto TDI llevaría a la industria a registrar múltiples denominaciones similares tales como "HDi", "TDdi", "TDCi", "Di", "CDTi", "dTi", "dCi", "CDI", "JTD", "CRDi", "DI-D", "D4D", etc. En general todas estas denominaciones son, como en el caso de VAG, puramente comerciales, englobando en muchos casos tecnologías totalmente distintas.
La irrupción del control electrónico para el control de las bombas y posteriormente de los inyectores, supuso añadir a las ventajas tradicionales un consumo de combustible menor (20% menos que un Diésel clásico con prestaciones equivalentes) y un aumento del confort y el placer de conducción. Por su parte el sistema common rail simplifica enormemente el diseño de la bomba inyectora que prescinde de mecanismos de distribución, avance y control del ralentí, mientras que la inyección directa a altas presiones es suficiente para provocar la combustión del gasoil, de modo que las bujías de precalentamiento por lo general no son imprescindibles para el arranque en frío, aunque su funcionamiento se mantiene para contribuir a la reducción de ruidos y facilitar la regeneración de los filtros de partículas.
La aparición de las mecánicas HDi supuso la respuesta del grupo PSA a la proliferación de motoresdiésel deinyección directa en la última década del siglo XX. Sustituyeron a los populares XUD y TUD[2], con los que convivirían algunos años.
Desde su aparición en 1998, el grupo ha utilizado esta denominación comercial en sucesivas generaciones de sus mecánicasdiésel deinyección directa. A diferencia de fabricantes comoGeneral Motors oVAG que emplearon otros sistemas de inyección (bomba distribuidora oinyector-bomba) en sus primeros diésel de inyección directa,PSA ha utilizado exclusivamente variantes de la tecnologíacommon-rail a lo largo de su evolución.
Gracias a este entonces novedoso sistema, se conseguía por fin independizar la presión de inyección de las revoluciones del motor, uno de los principales inconvenientes de la tecnología diésel tradicional, aumentando tanto el confort como las prestaciones del motor, con hasta un 50% depar motor suplementario a bajo régimen.
Para ello se recurrió ainyectoresactivos, capaces de inyectar el combustible almacenado a alta presión en la rampa común según la orden comandada por unacentralita electrónica, de modo que el momento -timing- de la inyección dejaba de depender de labomba de inyección o delárbol de levas como en los motores con bombas distribuidoras o bombainyectores.
El mecanismo de inyección consiste, como en los inyectores convencionales, en el desplazamiento de una aguja cónica dentro del inyector que al moverse pone en comunicación el circuito de alta presión con unos o varios orificios en la punta del inyector. Sin embargo a diferencia de estos, el desplazamiento de la aguja no se consigue venciendo la resistencia de un muelle mediante el aumento de la presión proporcionada por la bomba sino al contrario, mediante la súbita pérdida de presión en una cámara de control que por diferencia de presiones hace al muelle empujar la aguja.
Para liberar esa presión de la cámara de control, cada inyector incorpora unaelectroválvulasolenoide o unactuadorpiezoeléctrico que al abrirse ponen en comunicación la cámara de control con el circuito de retorno, liberando una pequeña cantidad de combustible para elevar indirectamente la aguja durante fracciones de tiempo imposibles de conseguir con medios puramente mecánicos. El sistema era controlado por unacentralita electrónica que mandaba a los inyectores la orden de abrirse electrohidráulicamente, con presiones de entre 1350 y 2000bares según generación y con tal precisión que podía llevarse a cabo no solo la inyección de combustible, sino varias pre y post inyecciones para reducir ruido y vibraciones.
Mediante este control electrónico de los inyectores, el diseño de labomba de inyección -ahora denominada "bomba de alta presión"- pudo simplificarse enormemente, multiplicando la presión sin afectar a la fiabilidad. En función del suministrador del equipo de inyección el gasoil era previamente transferido desde el depósito de combustible, bien mediante una prebomba -sistemas Bosch más antiguos- o por succión -sistemas Siemens y Delphi- al contenedor del filtro de combustible, desde donde pasaba a la bomba de alta que proporcionaba una elevada presión de salida a través de un único conducto. El combustible se almacenaba presurizado en un reservorio o "rampa" común para todos los inyectores -el common rail- cuya forma, tubular en los sistemas Bosch o Siemens daba nombre al sistema, aunque otros fabricantes como Lucas o Delphi utilizan reservorios esféricos.
La rampa era capaz de acumular altísimas presiones -de ahí la denominacíónHDi- con independencia del régimen de giro y de las revoluciones del motor, por lo que se utilizaba en la primera generación Bosch un regulador de caudal de baja y un desactivador del tercer émbolo de la bomba de alta, sustituido en sistemas posteriores con bombas uno o dos émbolos por un regulador de presión de alta -Bosch y Siemens- junto con un regulador de caudal previo -Delphi-.
Es importante comprender que la inyección se efectúa mediante el desplazamiento de la aguja como en los inyectores convencionales, pero en este caso el control del tiempo de apertura se lleva a cabo mediante la diferencia de presión entre el combustible que se encuentra en la cámara de inyección y el almacenado en la pequeña cámara de control conectada con el circuito de retorno. La válvula se abrirá para vaciar la cámara de control permitiendo el desplazamiento de la aguja durante el lapso de tiempo que la válvula esté abierta. Por tanto, el sistema se completa con un circuito de de retorno del gasoil empleado para controlar la inyección y en su caso con los circuitos de retorno de los reguladores de caudal de baja o presión de alta, junto con sensores de caudal, temperatura y/o presión y calentador del combustible almacenado en el receptáculo del filtro.
De este modo, a diferencia de los antiguos sistemas basados en bombas distribuidoras en las que la aguja bajaba para inyectar en función de la presión recibida desde la bomba, los inyectores puede inyectar cualquier cantidad de gasoil según la orden comandada por la centralita sin depender directamente del régimen de giro o lacarga motor. Por otra parte al no depender del timing del árbol de levas como en los inyectores-bomba, pueden realizarse varias pre y post inyecciones para reducir emisiones y ruidos.
Se comercializó únicamente en dos cilindradas, DW10 de 2.0 litros y DW12 de 2.2 litros en sustitución de los XUD9 y XUD11 de 1.9 y 2.1 litros.
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Debutó en 1998 enCitroën Xantia en versión 2.0 HDi 8v 110 cv "RHZ" con inyecciónBosch EDC15 yturbo fijo, extendiéndose inmediatamente a losCitroënXsara yXsara Picasso, a losPeugeot206,306 y406 y a la primera generación deEurovan. Fue seguido ese mismo año por la variante de 2.0 Hdi 8v 90 cv "RHY" con gestión mecánica la de presión del turbo de enorme éxito comercial que montó también elSuzuki Vitara. Con la introducción de la red demultiplexadoVAN-bus de PSA la inyección pasa a ser indistintamenteBosch EDC15C2 oSiemens AG SID 801, mientras que sólo para el más potente aparece una versión conFAP -"RHS"- para cumplir con la normativaEuro 3 que rendía 107 cv.
En 1999 aparece el motor 2.2 HDi 16v de 133 cv "4HX" en elPeugeot 607, con culata de16 válvulas, inyecciónBosch,turbo de geometría variable y -por primera vez en un turismo-FAP con aditivoeolys a base de cerina de serie. Se montaría también en losPeugeot 406 yCitroën C5.
En 2002, se desarrolla una familiamultiválvulas del del DW10 específica para los productos deSevel Nord (los nuevosEurovan 2 y lafurgoneta media de PSA) que también montarían losSuzuki Vitara yGrand Vitara. La variante 2.0 HDi 16v "RHW" con culata de 16 válvulas, inyección Bosch y turbo fijo rendía 110 cv (107 cv en las versiones "RHT"/"RHM" conFAP opcional) mientras que sólo para vehículos comerciales hubo disponible una versión 2.0 HDi 8 válvulas "RHX" de 94 cv.En los monovolúmentes el DW12 "4HW", siempre con 16 válvulas, inyección Bosch, turbo de geometría variable y FAP, baja ligeramente su rendimiento respecto del "4HX" hasta los 128 cv.
Igualmente la gama devehículos comerciales grandes deSevel Sud recibe ese mismo año una nueva familia de motores HDi de 8 válvulas en ambas cilindradas, DW10 2.0 HDi 84 cv "RHV" y DW12 2.2 HDi 100 cv "4HY".
Los vehículos del grupo Fiat con estos motores fueron denominados comercialmente 2.0 JTD, 2.0 16v JTD, 2.2 JTD y 2.2 16v JTD.
La primera generación de motores HDi comparte múltiples componentes de inyección Bosch o Siemens con mecánicas de otros fabricantes como los "d" de BMW, los JTD unijet de Fiat, los CDI de Mercedes y los Renault en sus primeros dCi.
La segunda generación sustituyó tanto a los motoresTUD como a la primera generación de HDi de PSA. Se comercializaron a partir de 2003 con la mirada puesta en el cumplimiento de la norma de control de contaminación Euro 4 (vigente desde el 1 de enero de 2006).
Aparecen inicialmente sobre las cilindradas 2.0 -DW10- y 2.2 -DW12- de los HDi de primera generación sobre los se benefician de una mayor potencia y un mayor par con unos consumos similares, así como de una declinación industrial del motor 2.2 denominada Puma 16V. Posteriormente aparece la gama de motores de bajas cilindradas 1.4 -DV4- y 1.6 -DV6- para sustituir a losTUD.
Emplean también sistemacommon rail suministrado ahora porBosch EDC1634,Siemens/Continental SID 802/803 oDelphi DCM3.4, coninyectorespiezoeléctricos en vehículos con inyección Siemens oinductivos en los sistemas Bosch y Delphi,turbos de geometría variable y se popularizaron las culatasmultiválvulas. Igualmente se universaliza el uso delvolante motor bimasa ya presente en algunas aplicaciones de la primera generación.
En Ford, la tecnología equivalente de estos motores diésel se conoce como TDCI. No se ofrecen con potencias y pares estrictamente idénticos a los HDi del grupo PSA, aunque son sustancialmente similares. El desarrollo y fabricación del motormotor V6 2.7 DT17 corrió a cargo de Ford en solitario en la planta inglesa deDagenham. Estos motores están presentes bajo el capó de muchas marcas: Peugeot, Citroën, Ford, Volvo, Mazda pero también Jaguar y Land Rover, estas dos últimas marcas siguen perteneciendo al grupo Ford durante el desarrollo de estos motores. El Mini recuperó el 1.6 HDi en su versión de 110 caballos pero con una caja de cambios desarrollada por BMW.
En 2009 todos los motores pasan a cumplir con la normativa antipoluciónEuro 5, suponiendo la implantación junto alcatalizador, ya presente en la generación anterior, de un FAP optimizado en todos los motores así como modificaciones en las culatas, reduciéndose la compresión e implantándose una inyección delphi capaz de inyectar hasta 2000bares. El motor 2.7 aumenta su cilindrada hasta los 3.0 litros
En el año 2012 Ford sustituyó los motores de 1.4 L y 1.6 L por un 1.5 L de origen propio debido al acercamiento de PSA aGeneral Motors que culminó con la compra deOpel por el grupo galo. El deterioro de la relación entre las marcas llevó a cada grupo a diseñar sus propios motores, lanzando PSA su propio 1.5 L en el año 2018. La posterior fusión de PSA con el tercer gigante americano Chrysler, ya en manos deFiat Chrysler Automobiles y la pérdida de mercado de las mecánicas diésel han reducido paulatinamente la gama de mecánicas HDi.
A partir de 2013 comienza la transición a la normativaEuro 6 con lo que la denominación comercial pasa a serBlueHDi en referencia a la implantación de la adición deAdBlue para reducir las emisiones deóxidos de nitrógeno (NOx). Desaparecen paulatinamente los motores 1.4, 1.5, 2.2 y V6, concentrándose la gama en los motores 1.6 BlueHDi con 75/90/110 ó 115 cv y en el 2.0 BlueHDi con 135/150 ó 180 cv.
Desde su presentación en 1998, los motores HDi apostaron por la tecnologíacommon rail -solo un año después de la aparición del primer turismo dotado de inyección common rail, elAlfa 156JTD- que ha terminado imponiéndose a las alternativas utilizadas por la competencia.
Frente a la inyección mediantebomba distribuidora e inyectores mecánicos empleada inicialmente porFord en sus TDDi,Opel en sus Dti oVag en los TDI originales, los motorescommon-rail se beneficiaron del uso de un reservorio de combustible presurizado y de inyectores activos gestionados por unacentralita electrónica y accionados electromecánicamente. Esta tecnología supone una diferencia radical de cara al usuario, pues:
Por contra, el funcionamiento de la inyección directa mediante bomba distribuidora es similar al deinyección indirecta tradicional pero trabajando a una presión mucho mayor. Consta de una bomba de inyección que distribuye a cada una de las tuberías de los inyectores una determinada cantidad de gasóleo en un determinado momento y de unos inyectores pasivos que se abren o cierran en función de la presión enviada por la bomba. Para ello se basan en el principio de incompresibilidad de los líquidos y en la tensión del muelle del inyector. Cuando la bomba inyecta, la presión se transmite por el conducto venciendo la resistencia del muelle haciendo que se eleve la aguja y se produzca la inyección.
Estos motores no pudieron despegar hasta que Bosch desarrolló sus primeras bombas VE radiales para inyección directa, más simples que las antiguas bombas lineales y que permitían incorporar válvulas electrónicas para la gestión del caudal y del avance. Sin embargo presentan desventajas insalvables frente al common rail:
El mítico motor 1.9 TDI de primera generación, con bomba distribuidora, de VAG es un ejemplo de este tipo de motores, bueno en términos de consumos y fiabilidad pero incapaz de adaptarse a la normativas anticontaminación modernas y de tacto muy áspero.
Dadas las limitaciones del sistema, VAG optó en solitario por adoptar la inyección medianteInyector unitario que también venía siendo usada desde antiguo en aplicaciones industriales. El accionamiento mecánico para lograr la presión necesaria es producido por un émbolo integrado en el inyector empujado por una leva o balancín desde unárbol de levas, que puede o no ser el mismo que el encargado de la apertura y cierre de las válvulas. En el caso de VAG los inyectores equipaban un actuador piezoeléctrico que abría el circuito de retorno para permitir elevar la aguja por diferencia de presiones como en los inyectores common rail.
Las ventajas de este tipo de inyección ya en desuso eran su elevada presión de inyección (hasta 2.300 bar frente a los 1.500 de los inyectores common rail coetáneos), permitiendo una mejor pulverización del gasoil con una relación prestaciones/consumo insuperable, junto a la ausencia de línea de alta presión lo que simplificaba el diseño de los equipos. Sin embargo también presenta desventajas frente al common rail, por lo que VAG dejó de utilizarlo a partir de 2010:
Frente a ambos sistemas, la simplicidad general de la bomba de alta presión y la fiabilidad y flexibilidad que pese a reticencias iniciales han demostrado los inyectores de actuación electromagnética o piezoeléctrica han hecho que el sistemacommon-rail se universalice.
En el caso de las motorizaciones HDi de PSA además se dispuso de un sistema de control de emisiones mediantecatalizador yFAP con aditivo eolys a base de cerina mucho más económico de reparar que los sistemas deFiltro antipartículas puramente pirolíticos sin aditivo de la competencia. En el caso de los vehículos PSA, gracias a la utilización del aditivo el filtro se encuentra detrás del catalizador en un lugar fácilmente accesible, siendo el cartucho además fácilmente sustituible. A cambio es necesaria la reposición de aditivo y del cartucho cada determinado número de kilómetros.
Los HDi superaron a sus antecesores, los excelentes TUD y XUD de PSA, estando no solo a la par de los motores gasolina sino incluso superándolos en aceleración/recuperación y también en relación cilindrada/potencia convirtiéndose en mecánicasaspiracionales en términos demercadotecnia -un ejemplo sería la mecánica 2.2 HDi de 205 CV que utilizó elPeugeot 508-.
No obstante los motores HDi no han estado exentos de problemas, algunas de sus averías características fueron:
Algunos de los principales modelos que han utilizado mecánicas HDi:
Peugeot: 206, 207, 208, 306, 307, 308, 406, 407, 408, 508, 806, 807, 2008, 3008, 5008, Partner, Expert, Boxer, etc.
Citroën: Xantia, Xsara, Xsara Picasso, Berlingo, Jumpy, Jumper, C1, C2, C3, C4, C4 Picasso, C5, C6, C8, etc.
Suzuki: Vitara y Grand Vitara
Zastava: Florida HDi
Sevel Nord:Fiat S.p.A. yGroupe PSA:Eurovan (Sevel) en sus dos generaciones yFurgoneta mediana (Sevel) en sus tres generaciones
Sevel Sud:Fiat S.p.A. yGroupe PSA:Furgoneta grande (Sevel) en su segunda y tercera generación
Los motores existentes a lo largo de las distintas HDi son: 1.4 de 70CV; 1.6 de 75CV, 90CV y 110CV; 2.0 de 90CV, 110CV (en el caso de la Peugeot 807 y Citroën C8), 138CV, 150CV, 165 CV; 2.2 (y anteriormente 2.7) de 136CV: 3.0 V6 de 240CV. Los 1.4, los 1.6 de 75 y 90CV el 2.0 de 90CV y 110CV con turbo de geometría fija, mientras que el resto de los motores HDi tienen turbo de geometría variable.Con respecto al medio ambiente, logran una disminución de emisiones nocivas, ya que las emisiones de humos son casi nulas en el 95% de los regímenes de utilización del motor. También se logran reducciones de un 40% en monóxido de carbono y de un 60% en emisión de partículas. Actualmente los recientemente desarrollados motores Blue HDi que funcionan conAdBlue presentan un mayor rendimiento, mejorando la relación cilindrada/potencia con una simultánea reducción de emisiones y consumos (sobre este último ítem se obtiene una merma del orden del 20%).
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