El principio Diesel
El motor Diesel es un motor de autoencendido que aspira aire y lo comprime hasta un alto nivel. Es la máquina de combustión que presenta el mayor grado de rendimiento total (en las ejecuciones de funcionamiento lento y de mayor tamaño se alcanza hasta un 50% o incluso más).
El consiguiente bajo consumo de combustible, los gases de escape pobres en materias nocivas y el ruido amortiguado subrayan la importancia del motor Diesel. Los motores Diesel pueden trabajar tanto según el principio de dos tiempos como también según el principio de cuatro tiempos. En el vehículo motorizado se aplican casi siempre motores de cuatro tiempos (figuras 1 y 2).
Ciclo de trabajo
En el motor Diesel de cuatro tiempos, las válvulas del cilindro determinan el tiempo correspondiente de trabajo controlando el intercambio de gases. Las válvulas abren o cierran los canales de admisión y de escape del cilindro:
Tiempo de admisión
En un movimiento descendente del pistón, el motor aspira durante el primer tiempo de trabajo, el tiempo de admisión, entrando aire sin estrangular a través de la válvula de admisión abierta.
Tiempo de compresión
Durante el segundo tiempo de trabajo, el tiempo de compresión, el aire aspirado se comprime por el movimiento ascendente del pistón, según la relación de compresión que corresponda a la ejecución del motor (14:1 -24:1). El aire se calienta a temperaturas de hasta
900 °C. Hacia el final del proceso de compresión, el inyector inyecta el combustible con alta presión (hasta 2000 bar) en el aire calentado.
Tiempo de combustión
Una vez transcurrido tiempo necesario para la transmisión de la temperatura al combustible (retardo de encendido), el combustible finamente pulverizado se quema casi completamente por autoencendido, al comienzo del tercer tiempo, el tiempo de trabajo o combustión. De esta forma se calienta todavía más la carga del cilindro y vuelve a aumentar la presión en el cilindro. La energía liberada por la combustión se transmite al pistón. En consecuencia, el pistón se mueve otra vez hacia abajo y la energía de combustión se transforma en trabajo mecánico.
Tiempo de escape
En el transcurso del cuarto tiempo, el tiempo de escape, la carga del cilindro ya quemada es expulsada por la válvula de escape abierta al producirse el movimiento ascendente del pistón. Para el siguiente ciclo de trabajo se aspira otra vez aire fresco.
Cámaras de combustión y sobrealimentación
En los motores Diesel se aplican procedimientos de combustión con cámaras divididas y no divididas (motores de inyección indirecta/motores de inyección directa).
Los motores de inyección directa presentan un mayor grado de rendimiento y funcionan más rentablemente que los motores de cámaras. Por este motivo se emplean en todas las aplicaciones de vehículos industriales. Debido a! menor ruido del motor en ¡os motores de cámaras (inyección indirecta), son éstos más apropiados para turismos en los que el confort de marcha tiene una importancia más esencial. Por otra parte, estos últimos presentan emisiones de contaminantes más bajas (de HC y NOX) y requieren costes de fabricación más bajos. Pero debido al consumo adicional de combustible (10-15%) se van sustituyendo cada vez más por motores de inyección directa. Ambas versiones son especialmente ahorrativas en comparación con el motor de gasolina, sobre todo en el margen de carga parcial.
El motor Diesel es extraordinariamente adecuado para la turboalimentación por gases de escape. La turboalimentación por gases de escape en el motor Diesel, no sólo aumenta el aprovechamiento de potencia mejorando así el grado de rendimiento, sino que reduce además los contaminantes en los gases de escape y los ruidos.
Figura 2
Gases de escape del motor Diesel
Al quemarse el combustible Diesel se forman residuos muy distintos.
Estos productos de reacción dependen del dimensionamiento y de la potencia dei motor, y también de la carga de trabajo. La formación de contaminantes puede reducirse ampliamente con sólo una combustión completa del combustible. De ello se encargan p. Ej. una inyección exacta y la adaptación esmerada de la mezcla de aire combustible, y también su turbulencia óptima. En primer lugar se producen agua (H20) y dióxido de carbono (C02). En segundo lugar, se producen también en bajas concentraciones:
- Monóxido de carbono (CO),
- hidrocarburos no quemados (HC),
- óxidos de nitrógeno (NOX) como producto
derivado,
- dióxido de azufre (S02) y
- ácido sulfúrico (H2S04) así como
- partículas de hollín.
El dióxido de azufre y el ácido sulfúrico se forman en ia medida en que el combustible contiene azufre. Como componentes de los gases de escape perceptibles directamente en el motor frío, se registran hidrocarburos no oxidados u oxidados sólo parcialmente, en forma de go-titas como humo blanco o azulado, así como aldehídos de olor muy intenso.