[TÉCNICA] ¿Cómo funciona un motor Diesel?

[Carlos VW]

Hola a todos.
A través de este artículo se pretende explicar de la manera más llana posible el funcionamiento de los motores de ciclo Diesel. Si la cosa tiene éxito, se tratarán otros temas.
Vamos a ello. Primero de todo, la prueba de calidad:

¿Cómo funciona un motor Diesel?

Pues girando la llave de contacto, habrá pensado más de un@. Bueno sí, es una respuesta. Pero lo que se pretende con este articulillo es que se sepa qué pasa realmente dentro del capó de vuestras queridas furgonetas. Nos centraremos sólo en los motores de 4 tiempos.

También llamado Motor de Encendido por Compresión, el motor Diesel basa su funcionamiento en la compresión de aire para inyectar a continuación el combustible (normalmente gasóleo). Así pues, se realiza la combustión gracias a la temperatura que alcanza el aire debido a su rápida disminución de volumen.

Mu técnico y aburrido ha quedado esto. Veamos unas fotillos para describir los 4 tiempos del ciclo Diesel.

Los 4 tiempos del ciclo Diesel

*imagen borrada por el servidor remoto

1.- Admisión. Aquí el pistón hace como de jeringuilla gigante (entre esto y la inyección vais a pensar que estamos hablando de un yonki...). Al ir hacia abajo, el émbolo aspira aire a través de la válvula de admisión, que se encuentra abierta.

2.- Compresión. Jesulín se cree que son 2 palabras: Con Prezión. Puede que tenga razón... Las válvulas de admisión y escape están cerradas. Sube el pistón de nuevo y se comprime el aire que ha entrado en el ciclo de admisión. AIRE Y SÓLO AIRE. Las móleculas se juntan mucho, se cabrean y se calienta el ambiente para la siguiente fase:

3.- Expansión. Esta es la única fase en la que se realiza trabajo útil. Todas las válvulas continúan cerradas. Se va inyectando combustible en la cámara y, a medida que se va quemando, el émbolo es empujado hacia abajo por la fuerza que ejercen los gases. El gasóleo se quema a medida que se va inyectando. Esta fase tiene mucho jugo y después le dedicaremos un apartado para ella sola.

4.- Escape. Básicamente, se abre la válvula de escape y los gases de combustión se piran, empujados por un pistón que los barre para afuera, cual portero de discoteca.

Resumiendo: entra el aire, se aprieta (y por ello se calienta), se inyecta el combustible (y éste se quema a medida que se va inyectando) y salen los humos. Ahí estamos. Siguiente pantalla:


Tiempo 3: EXPANSIÓN. La combustión en un motor Diesel

Para hacernos una idea clara de lo que ocurre durante la inyección en un motor Diesel, los tíos lo tenemos fácil: es como mear contra el viento. Es el mismo ejemplo escatológico que puso mi profe en la universidad, pero es que es tan gráfico...

Así pues, debe quedar claro que los pistones sólo aspiran aire, a diferencia de los motores de gasolina, que aspiran la mezcla que se ha realizado anteriormente. La aportación de combustible es a posteriori, durante la fase de expansión.

Nos ponemos en situación: el pistón ha acabado de comprimir el aire. El ambiente está caldeado. Las moléculas de aire saben que de un momento a otro van a entrar las gotitas de gasóleo. Y las están esperando con todas sus ganas. Mmmmmm... Ven con papito, - dicen algunas. De repente se abre el inyector y entran. ¡Oh sí, nena! ¿Y qué ocurre? Pues que consuman su relación con una buena combustión. Bueno, esto es explicado grosso modo. Todos sabemos que las relaciones no son tan fáciles. Así pues, dividamos este noviazgo en 3 fases. Recordemos que estamos en la fase de expansión.

*imagen borrada por el servidor remoto

Las 3 fases de la combustión Diesel

Fase 1.- Tiempo de retardo. El inyector ha empezado a meter combustible pero aquí no se ha quemado nada todavía. ¿Por qué? Pues porque son necesarios unos preliminares. Sí, también aquí.  Las gotitas de gasóleo necesitan un tiempo para mezclarse con el aire y para evaporarse. MUY IMPORTANTE: Un combustible líquido no se quema si no se evapora antes. Un charco de gasolina prende muy fácil porque es muy volátil y se evapora rápidamente. Un charco de gasoil tarda más. Es poco volátil. Le cuesta evaporarse. De hecho, si tiras una cerilla, ésta se apaga.

Fase 2.- Combustión de premezcla. Esto es una mala cosa. Las primeras gotas de gasóleo que han entrado ya han encontrado pareja y se han y evaporado. Inmediatamente, se genera una combustión súbita, que genera un pico de presión y temperatura en la cámara de combustión. Aquí es donde se genera la mayor parte del ruido de un Diesel y los odiosos NOx (óxidos de nitrógeno). Por culpa de una combustión que se genera de golpe.
Hemos dicho que se genera un pico de presión y temperatura. Y recordemos que la inyección continúa su curso. Así que las gotas que entran después de la inflamación de las primeras, tienen las cosas más fáciles para quemarse.

Fase 3.- Combustión de difusión. En esta fase todo es ya cuesta abajo. O casi. El recinto de la cámara de combustión está muy caliente y bajo mucha presión debido a la fase anterior. Así que el combustible que entra lo tiene fácil. Pero hay una cosa en la que no han caído las atractivas gotitas de gasóleo: que el aire fresco escasea cada vez más. Así pues, o se dan caña o se quedan esta noche a 2 velas... Las gotas que encuentran su molécula de aire, se evaporan y se queman. Las rezagadas que no encuentran pareja... se convierten en hollín. O sea que, amigos y amigas, de aquí sacamos 2 moralejas: que el hollín se debe a la escasez de aire (oxígeno) en la cámara de combustión y que hay que echar la caña rápido porque si no, nos comeremos los mocos.

*imagen borrada por el servidor remoto

Y estas son las 3 fases que ocurren en la fase de EXPANSIÓN. Parece muy lento... y lo es. Si lo comparamos con un motor de gasolina, claro. Un motor Diesel ve limitado su régimen máximo de giro precisamente porque la combustión es lenta. Ya habéis visto, dentro de la cámara de combustión el combustible tiene que encontrar aire, evaporarse y luego quemarse. En un motor de gasolina, la mezcla ya viene hecha. Durante la etapa de compresión se evapora y, cuando llega el momento de quemarse todos juntos toda la faena está hecha. En un motor Diesel, NO.

Más cosas. La inyección de combustible.

La inyección de combustible

Como la inyección de gasoil se realiza justo al final de la carrera de compresión, el inyector se encuentra con una gran presión que debe vencer para que el dardo de combustible pueda penetrar. Así pues, se necesita una bomba que genere toda esa presión.

La presión de inyección sirve para 2 cosas:

     1.- Para que el rayo de combustible entre en la cámara de combustión.

     2.- Para que las gotas de gasóleo sean más pequeñas y se puedan evaporar más fácilmente. Más presión de inyección implica menos tamaño de gota.

Esta aportación de combustible se puede inyectar de varias formas, dando lugar a distintos tipos de inyección:

     -Inyección directa. Es la que se realiza directamente en la cabeza del pistón. Prácticamente todos los motores Diesel actuales la utilizan. Tienen mejor rendimiento que los de inyección indirecta. Los famosos TDI son de este tipo. Según el tipo de bomba que tengan, se pueden clasificar:

          - Bomba rotativa. Los TDI antiguos la llevaban.
          - Common rail. La bomba comprime el combustible y lo mete en un tubo. Del tubo sale hacia los inyectores. La enorme mayoría de motores Diesel de hoy día son de este tipo.
          - Mono bomba-inyector. Cada cilindro tiene su propia mini-bomba inyectora. Los modernos TDI de menos de 6 cilindros del grupo VW es lo que usan.

     -Inyección indirecta. La inyección se realiza en una precámara que está conectada por un conducto a la cámara principal. La combustión empieza en la precámara y acaba en la cara del pistón. Tienen un rendimiento ligeramente inferior a los anteriores. Ya prácticamente no se usa esta tecnología. Los motores Diesel de las T3, Vanettes, etc. son de este tipo.

Bueno, creo que con todo esto ya podéis haceros una idea de lo que lleváis entre manos, los que tenéis un vehículo Diesel. Habéis podido comprobar lo dramática que resulta la combustión y lo que se parece un motor Diesel a una noche de fiesta cualquiera.

Durante el relato se han omitido algunos detalles, para no hacerlo demasiado largo y lioso. No se ha hablado ni del avance de inyección, ni de la sobrealimentación, ni de otras muchas cosas. Creo que con esto ya es más que suficiente. Y si alguien tiene más curiosidad, que pregunte, que es gratis.

Y ya vale por hoy. Espero que hayáis pasado un buen rato. Y si encima habéis aprendido algo, pues mucho mejor.
Y ahora apagad el ordenador e iros a la cama.

[SoyGenin]

  me parece una iniciativa cojonuda.

Lo de los tiempos de la inyección , la sobrealimentación, intercooler.... pa´ cuando?

[delagheto]

Muy bueno, a mi la mecánica como la noche, me confunden

Queremos saber másss

[pipeferr]

 , no tendremos aqui un viano de la mecanica por casualidad, q suerte 

[SoyGenin]

habeis probado a entrar en :

www.mecanicavirtual.org ?

Esta genial.

....  añadido a Favoritos/Marcadores

Tioguiller, estás en todo, gracias por el link

[NachoT3]

Venga, darle ánimos a Carlos que este es el preludio de diferentes monográficos, que ira elaborando para que nos vayamos familiarizando con conceptos y terminología de automoción, tanto para gasolina como para diesel
Muchas gracias Carlos

[Br1]

Oye, muy bien!! La idea es fantastica para ir teniendo una primer encuentro con el funcionamiento de los motores y la mecánica en general.
Enhorabuena!!!
Un duda que me ha surgido al leer las fases del ciclo. ¿Como tiene lugar el primer ciclo? Es decir, el movimiento de los pistones viene dado por una combinación de diferentes presiones y la propia combustión (si me equivoco corregidme, por favor), pero ¿qué hace mover el pistón nada más darle a llave de contacto, y así iniciar el ciclo?

Un saludo

[J.Ania]

Venga sigue metiendo temas que la peña si que leemos

[Carlos VW]

Holas.
Gracias por las muestras de apoyo.

Lo de los tiempos de la inyección , la sobrealimentación, intercooler.... pa´ cuando?

La intención era hacer el siguiente artículo sobre los motores de gasolina, y así cubrir 2 de los campos más importantes (gasolina y Diesel). Luego vendría lo que dijera la gente.

Un duda que me ha surgido al leer las fases del ciclo. ¿Como tiene lugar el primer ciclo? Es decir, el movimiento de los pistones viene dado por una combinación de diferentes presiones y la propia combustión (si me equivoco corregidme, por favor), pero ¿qué hace mover el pistón nada más darle a llave de contacto, y así iniciar el ciclo?

El ciclo se inicia porque el motor de arranque hace girar el cigüeñal, y éste arrastra a todos los cilindros. Una vez se ha conseguido que el motor de combustión genere energía por sí mismo, gira de forma autónoma.

[mahou1979]

 
esperamos mas articulos, aunq no te cortes yexplica alguna cosilla mas (sobrealimentacion, avance...)
como sugerencia, si te tiras 4 fotos del motor dela fula y explicas lo q es cada cosa y lo q hace, te ganas cuatro furguipuntos  

[TRUMAM]

Que la cosa continúe. Muy bien explicado para los que no tenemos ni idea

[gael160963]

... te quedan muy didácticos... esos ejemplos... 

[Kimu]

Bravo!!!!
¿Cuándo nos pasas el examen? 
Con tu permiso, lo copio y lo guardo...

[montesremotedev]

muchísimas gracias de parte de un ignorante de la mecánica carlos!! está genial!! hasta con las fuentes de las fotos

[Akel]

 

otra, otra, otra

una chincheta ya!!!!!!!!!!!11