Ciclo Diesel

Ciclo Diesel.

¿QUE ES EL CICLO DIESEL?

Es el ciclo de un tipo de un motor de combustión interna, en el cual el quemado del combustible es accionado por el calor generado en la primera comprensión de aire en la cavidad de pistón, en la cual entonces se inyecta el combustible.

HISTORIA

EN 1893

• Rudolf diesel publica un ensayo donde describe un motor que realiza combustión dentro de unos cilindros. Fue el nacimiento de la combustión interna

• Diesel crea un motor de combustión interna, que casi le cuesta la vida al explotar durante la primera prueba.

• Diesel continuo con su trabajo y su fama empieza a crecer.

EN 1894

• Diesel patentiza su descubrimiento, y demuestra por primera vez que es posible encender el combustible sin encender una chispa.

EN 1897

• Rudolf realiza la primera prueba de este motor

• Presenta el invento al mundo científico en la Asamblea General de Ingenieros Alemanes, el cual consumía mucho menos y alcanzaba muchas potencias muy superiores.

EN 1898

• El gobierno le concede la patente y con cuarenta años diesel ya era millonario.

EN 1922

• Robert Bosch diseña la bomba de inyección para proporcionar al motor diesel la velocidad aumentada, aumentando su éxito.

PARTES DEL MOTOR DIESEL

ESTRUCTURA BÁSICA DEL MOTOR DIESEL DE 4 TIEMPOS

La figura 1 muestra los componentes más importantes de un motor Diesel. Algunos de los sistemas más importantes, responsables de un funcionamiento sincronizado, son el de válvulas, el cigüeñal y el sistema de inyección. En este caso el mecanismo de válvulas consta de un árbol de levas y válvulas. Estos están albergados en la tapa de cilindros y cerrados por la tapa de la misma en la parte superior. La tapa de cilindros contiene asimismo los inyectores y los conductos para la aspiración del aire y la expulsión de los gases de la combustión. La bomba de inyección es autónoma y está montada en el exterior del block motor. El mecanismo del cigüeñal comprende los pistones, las bielas y el propio cigüeñal. Estas piezas están situadas en el block motor que está cerrado en su parte inferior por el cárter de aceite. El cárter de aceite alberga las piezas del sistema de lubricación

Tapa de cilindros

La tapa de cilindros, se asienta en la parte superior del block motor. Forma parte del espacio de compresión y alberga el inyector y, dependiendo del método de inyección, la cámara de precombustión o de turbulencia y cuando es necesario la bujía de incandescencia . La tapa de cilindros incorpora asimismo las lumbreras de admisión y escape, las válvulas y las piezas del mecanismo de válvulas. La tapa de cilindros está sometida a considerables cargas térmicas debido a los gases de combustión. Está fabricada de fundición gris o de una aleación de metal ligero capaz de disipar calor con rapidez. En los motores Diesel la tapa de cilindros está expuesta a altas presiones y a fluctuaciones de temperatura. Por esta razón se montan pernos y juntas de culatas de dimensiones especiales.

Mecanismos de válvulas

Dependiendo del tipo del motor, normalmente se utilizan diferentes tipos de mecanismos de accionamiento de válvulas,: balancines o accionamiento directo . La versión con balancines y empujadores es normal en motores con árbol de levas en el block motor. La gran cantidad de piezas móviles hace inadecuada esta versión para regímenes de motor altos. Un árbol de levas en la tapa de cilindros con accionamiento directo posee menos piezas móviles y es por ello más resistente a regímenes de motor altos. Además, este tipo de construcción ocupa poco espacio.

Cilindros

El cilindro forma la cámara de combustión juntamente con el espacio de compresión en la culata y la cabeza del pistón. La función del cilindro es guiar al pistón y disipar el calor excedente originado en la combustión. Se utilizan cilindros de diferentes tipos de construcción. Existen, bloques monocilindro(1) y bloques de varios cilindros (2). Se distingue, además, entre cilindros refrigerados por aire y cilindros refrigerados por agua. En el sector de fabricación de automóviles se prefiere casi sin excepción la refrigeración por agua. El block motor se fabrica mediante un procedimiento de colado de fundición gris o de aleaciones ligeras. La superficie de deslizamiento para los pistones, es decir, el diámetro interior del cilindro, puede ser mecanizado directamente en el material del block motor. Otra posibilidad es encajar camisas en los cilindros. Se establece una diferencia entre cilindros de camisa húmeda y de camisa seca. En el block motor de aleación ligera se montan siempre camisas, ya que las aleaciones ligeras no poseen suficiente dureza.

Pistones

Es un embolo cilíndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor.

Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos.

El segmento superior es el de compresión, diseñado para evitar fugas de gases.

El segmento inferior es el de engrase y esta diseñado para limpiar las paredes del cilindro de aceite cuando el pistón realiza su carrera descendente.

Cualquier otro segmento puede ser de compresión o de engrase, dependiendo del diseño del fabricante.

Llevan en su centro un bulón que sirve de unión entre el pistón y la biela.

Turbocompresor accionado por los gases de escape

Los turbocompresores accionados por los gases de escape utilizan la energía del flujo de los gases de escape. Los gases de escape que salen del cilindro accionan una turbina que está conectada mediante un eje a la rueda del compresor. Esta está ubicada en el colector de admisión. La eficiencia del turbocompresor depende directamente del régimen del motor. A bajas vueltas la producción de gases de escape y, por lo tanto, la velocidad de giro de la turbina de compresión y la presión del aire de admisión es baja. Si la presión de estos aumenta demasiado a medida que se incrementa el régimen del motor, se evita que la presión continúe aumentando mediante una válvula de corte.

El flujo de gases con esta válvula se divide y el excedente se conduce hasta la salida del compresor evitando su flujo por la turbina.

Los motores Diesel de aspiración atmosférica funcionan con un nivel de ali-mentación del cilindro del orden de un 60%, mientras que los asistidos por un turbocompresor llegan a un 90%. Este aumento de la alimentación del cilindro permite inyectar una cantidad mayor de combustible y aumentar así la potencia por litro. Los motores Diesel con turbocompresor tienen, además, un control, en función de la sobrepresión generada, de la cantidad de combustible inyectado y del avance de inyección.

Cuando el aire es comprimido en el turbocompresor aumenta, además de su presión, la temperatura del mismo. Como esto le hace perder densidad, lo que obligaría si fuera usado en estas condiciones a inyectar menos combustible y generar menos potencia, se emplea un intercambiador de calor para bajar su temperatura y emplearlo con mayor densidad.

Bomba de vacío

Como el motor Diesel es básicamente incapaz de producir un vacío suficiente, precisa de una bomba de vacío adicional. Esta crea la depresión adecuada para el funcionamiento del servofreno y los actuadores controlados por vacío ej: válvula EGR. Dependiendo del motor puede estar montada en la tapa de cilindros o en el block motor, siendo accionada por una por una leva o por engranajes.

Bujías de incandescencia

La asistencia para el arranque en frío que se emplea con más frecuencia en los motores con cámara de precombustión y cámara de turbulencia es el precalentamiento por medio de bujías de incandescencia. En este caso, las bujías de incandescencia se proyectan en la cámara de pre-combustión o cámara de turbulencia, calientan el aire de admisión y hacen que el combustible inyectado se vaporice e inflame. Las características de calentamiento se mejoran también mediante los sistemas de postcalentamiento que funcionan de acuerdo con la temperatura.

En ellos la bujía de incandescencia calienta la cámara de combustión de acuerdo con la temperatura del motor. La duración del calentamiento es variable y se indica cuándo está listo el motor para arrancar mediante un testigo en el cuadro de instrumentos. Para garantizar una marcha satisfactoria del motor en frío, el calentamiento continúa una vez arrancado el motor.

La bujía de incandescencia, consta de un tubo que se calienta internamente en la punta mediante una espiral de calentamiento. Antes de la espiral de calentamiento hay otra de control que aumenta su resistencia eléc-trica a medida que se calienta. Por lo tanto cuando se conecta fluye una co-rriente alta que luego desciende a medida que aumenta la temperatura, manteniendo así uniformemente unos 1000°C. La espiral de control está fabricada de una aleación especial. Cuando se montan bujías de incandes-cencia, es imprescindible apretarlas al par especificado ya que de otra forma se reduce la holgura anular entre el tubo calentador y la rosca. Los sistemas de precalentamiento modernos están diseñados de forma que las bujías alcancen su temperatura de servicio tras 5 segundos aproximadamente, dependiendo de la temperatura ambiente.

CLICLO DIESEL TEORICO

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