Sistema Electrico Motor

El Motor Diesel en el Automovil

PARTE ELÉCTRICA DE MOTORES DIESEL

Para completar el estudio del motor Diesel en su aplicación a los automóviles no quedan por considerar todavía aquellas modificaciones en su circuito eléctrico que lo diferencian de la ya hoy complicada instalación eléctrica de un automóvil de gasolina. Por lo pronto sabemos que el motor Diesel carece de sistema eléctrico de encendido de modo que por aquí puede simplificarse la instalación. Pero, por otra parte, el motor Diesel es más difícil de poner en funcionamiento, sobre todo cuando está frío; además, la mayor relación de compresión a que somete al aire aspirado requiere un esfuerzo mucho más grande por parte del motor de arranque. Estos inconvenientes los han resuelto los ingenieros acudiendo a la energía eléctrica y así han aplicado a la cámara de precombustión unas resistencias eléctricas que proporcionan una gran cantidad de calor para calentar las cámaras antes del primer intento de puesta en marcha. Todo ello hace que se precie de una batería de acumuladores de mayor capacidad y de un motor de arranque más potente y, para el buen equilibrio de la instalación, de un alternador también capaz de una mayor producción de energía eléctrica.

Dadas estas condiciones, la parte eléctrica de los motores Diesel sufre algunas modificaciones de cierta importancia en el circuito general, y resulta muy conveniente para un mecánico electricista, acostumbrado a la instalación de los motores de gasolina, conocer las diferencias entre estos circuitos. Este es el objetivo de este breve capítulo.

De lo dicho se deduce que no vamos a entrar en detalles de todos aquellos elementos que son comunes a los automóviles equipados con motores de explosión y los equipados con motor Diesel, tales como los sistemas de iluminación, señalización, control, limpiaparabrisas, etcétera, sino que vamos a ceñirnos exclusivamente a aquellos lugares en los que humos de encontrar algunas diferencias.

Dificultades en el arranque

Como ya se ha podido ver por todas las explicaciones que sobre el motor Diesel hemos dado en páginas anteriores, la propia concepción del ciclo de este tipo de motor lo hace difícil de arrancar, sobre todo cuando el motor esta frío y mucho más si a ello se añade el hecho de que la temperatura del aire también sea muy baja. La razón es muy simple; Tratándose de un motor que produce el encendido de la mezcla del gasóleo con el aire en virtud de la temperatura que se alcanza al final de la compresión del mismo, es lógico pensar que se necesite una temperatura mínima por debajo de la cual el autoencendido de la mezcla ya no pueda realizarse. Si bien el aire sometido a una determinada y alta compresión siempre alcanza la misma temperatura de que se parte de modo que si el motor aspira el aire a 20 ºC la temperatura final de compresión será mayor que si lo aspira a 20 ºC bajo cero. Pero además ocurre que las paredes del cilindro están muy frías y el desnivel térmico que se produce es tan considerable que el calor adquirido por el aire es robado de inmediato por las partes frías que lo rodean de modo que, en estas circunstancias, al final de la compresión el aire comprimido puede llenar la cámara a una temperatura excesivamente baja e insuficiente para que el arranque se pueda producir.

Pero a ello hay que añadir todavía más factores. Por ejemplo, el gasóleo está también muy frío, resulta demasiado espeso y no se pulveriza tan fácilmente; el aceite de engrase del motor también está espeso y dificulta el giro de las partes móviles del motor; la batería, al tener frío el electrolito, no puede desarrollar toda su potencia y se agota momentáneamente con gran facilidad, etcétera. Todas estas condiciones adversas para el motor Diesel han sido solucionadas a base de unas resistencias calefactores que al calentar la cámara de combustión, o bien el aire de admisión, consiguen que las pérdidas de calor del aire comprimido sean lo suficientemente pequeñas para que la temperatura de autoencendido del gasóleo se mantenga y el arranque sea posible. Por supuesto, después que el motor ya ha conseguido arrancar el calor que genera la combustión se va acumulando y se consigue con ello que el conjunto se vaya calentando de modo que la temperatura de autoencendido se va incrementando poco a poco hasta el momento en que el motor ya está en condiciones conveniente para arrastrar al vehículo al que propulsa.

En los motores de inyección indirecta la puesta en marcha es todavía más difícil que en los motores de inyección directa, de ahí la absoluta necesidad del empleo de las bujías de precalentamiento que hemos visto en todos los ejemplos que hemos puesto a lo largo de este libro formando parte de las cámaras de turbulencia, Veamos a continuación qué son y cómo funcionan estos elementos.

Bujías de precalentamiento

Las bujías de precalentamiento, también conocidas también con el nombre de bujías de incandescencia, son en realidad unos calefactores que desarrollan gran cantidad de calor al ponerse incandescentes sus filamentos por el paso de una corriente eléctrica a través de ellos. En la figura 1 tenemos tres tipos diferentes de bujías de este tipo.

En la figura 2 podemos ver la sencilla constitución interna de una bujía de precalentamiento. Está constituida por una espiral de hilo de alta resistividad eléctrica, de un diámetro que oscila entre 2 a 3 mm. Este cuerpo tubular se fija al bloque del cilindro por medio de una tuerca hexagonal (A) que lleva el roscado exteriormente. El aislamiento entre el cuerpo tubular y el bloque del cilindro está asegurado por medio de un aislante. Cuando la corriente eléctrica atraviesa el filamento lo pone incandescente por el mismo principio utilizado en las estufas eléctricas de incandescencia, de modo que se irradia una gran cantidad de calor que puede ser del orden de los 800 ºC. Si en cada de las precámaras de combustión se dejan conectas estas bujías durante 30 a 60 segundos antes de intentar la puesta en marcha del motor se consigue que las precámaras se alienten a una buena temperatura que luego se trasladará al aire comprimido haciendo que éste proporcione una buena temperatura de autoencendido para el combustible. Esta es la misión de estas bujías.

Una vez que el motor ya caliente las bujías se desconectan y el motor se pone en marcha y funciona ya con su propia temperatura.

En la figura 3 puede ver el lector la disposición que unas de estas bujías adopta en una cámara de turbulencia de tipo Ricardo

Diferentes clases de bujías

Existen dos tipos de bujías de precalentamiento que son aplicadas según el diseño del motor. Un tipo más antiguo es el denominado de filamento incandescente que puede verse en la figura 4 en una vista seccionada para mostrar con detalle su constitución interna. La característica fundamental de esta bujía está representada por el hecho de que lleva su filamento (8) al aire y por ello se mantiene permanentemente en contacto con la combustión cuando la bujía ya está apagada, pero queda perjudicada por los efectos corrosivos de la combustión durante todo el periodo de funcionamiento del motor. La corriente eléctrica entra a través de la conexión de la tuerca (1), atraviesa el electrodo central (2), se pone incandescente en el filamento de alta resistividad (8) y retorna por el electrodo de retorno (7) hasta el anillo de contacto (3) donde una conexión la lleva a la próxima bujía. En su interior se hallan la junta de estanquidad (6) de efecto aislante y el cuerpo de acero (4) con su rosca (5) para aplicarse a la culata del mismo modo que lo hacen las bujías de encendido en los motores de gasolina corrientes.

Figura 5 Posibles averías de las bujías de precalentamiento por rotura de su filamento

El elemento fundamental de esta bujía de precalentamiento lo forma sin duda el trozo de conductor que forma el filamento incandescente, Se fabrica de tungsteno y ha de ser en la mayor manera posible resistente a los productos corrosivos de la combustión como se ha dicho, pero también a las vibraciones y a las altas temperaturas. Por ello su colocación en la cámara ha de estar estudiada de modo que no llegue a alcanzar directamente el dardo o chorro de gasóleo procedente del inyector, pues ello acelera su corrosión y acaba por deteriorar el filamento.

Aunque estas bujías de precalentamiento trabajan muy poco (solamente en el momento de los arranques en frío) están sometidas a todas las acciones de las altas presiones que se establecen en la cámara por lo que su desgaste se produce también de una manera paulatina. Cuando una de estas bujías no funciona lo más probable es que se haya partido el filamento produciendo una interrupción en el paso de la corriente. Tal es el caso presentado en la figura 5 en la que se pueden apreciar dos casos ocasionados por dos diferentes causas: En A tenemos una situación de rotura del filamento con desaparición de parte del mismo debido a un sobreexceso de temperatura que puede haber estado causado por una inyección excesivamente atrasada o adelantada con el caudal excesivo por parte de la bomba o un mal tarado de los inyectores. En B, el filamento sencillamente se ha partido produciendo la discontinuidad, situación típica de un exceso de tensión ocasionado por cortocircuitos de las otras bujías que se hallan conectadas en serie con ella, o bien por una conexión defectuosa.

Figura 6 Posibles averías de las bujías de precalentamiento por mala colocación de las mismas

También la mala colocación de la bujía de precalentamiento puede ser causa de problemas. En la figura 6 tenemos en A una mala colocación

...