El motor Diésel de 4 tiempos

MOTORES

Unidad 3. El motor Diésel de cuatro tiempos

Nicolás Colado Instituto Jovellanos. Madrid.

1. Motor Diésel. Características.

1.2 Carga del cilindro. Retardo Diésel.

1.4 Inyección directa frente a inyección indirecta.

2. Ciclo de trabajo teórico Diésel de 4 tiempos.

3. Ciclo de trabajo mixto o de Sabaté.

4. Ciclo real de trabajo Diésel.

5. Intercambio de gases. Diagrama de distribución.

1.1 Combustible.

1.3 Diferencias entre el motor Otto y el Diésel.

6. Sobrealimentación.

INDICE

1. Motor Diésel. Características.

1.1 Combustible: Generalmente es gasóleo, cuyas características principales son:• Es un destilado del petróleo.• Su capacidad para inflamarse

se mide por el índice cetano.• A menos de -25 ºC se

parafina.• Su densidad es de 0,82 Kg/l.

y su poder calorífico de unos 42000 Kj/Kg.

Actualmente se está incrementando el uso de biodiésel como combustible. Se obtiene de aceites vegetales.

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Retardo Diésel:• Al final de la compresión la temperatura del aire en

el cilindro ronda los 500 ºC.• En ese momento se inyecta el combustible. • Desde el momento de la inyección, hasta á

inflamación de la mezcla se da el retardo diésel, que se compensa con el avance de la inyección.

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Carga del cilindro:• En la admisión solo introducimos aire en el cilindro.• Al final de la compresión comienza la inyección.• La mezcla aire-combustible siempre se hace con

exceso de aire.• No hay mariposa en el colector de admisión.• La carga se regula variando la duración de la

inyección.

1. Motor Diésel. Características.

1.2 Carga del cilindro. Retardo Diésel.

Motor Otto: • Mezcla de aire-combustible

con una cierta proporción.• Regulación de la carga por

mariposa.• Rc entre 8 y 11.• Encendido por chispa..• Combustión a volumen casi

constante y muy rápida.

• Presión máxima de combustión de 40 bares.

Motor Diésel:• Trabajo siempre en exceso de

aire.• Regulación de la carga

mediante la inyección.• Rc entre 14 y 22.• Inflamación de la mezcla por

la temperatura elevada.• La combustión dura entre 20 y

40º de giro del cigüeñal.• Presión máxima de

combustión de 90 bares.

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1. Motor Diésel. Características.

1.3 Diferencias entre el motor de ciclo Otto y el de ciclo Diésel:

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Motores de inyección directa: la inyección a alta presión se hace directamente dentro del cilindro.

Motores de inyección indirecta: la inyección se hace en una precámara tallada en la culata.

1.4 Inyección directa frente a inyección indirecta:

1. Motor Diésel. Características.

Inyección indirecta:• La inyección se hace en una

cámara auxiliar.• Iniciada la combustión, esta

avanza a través de unos conductos hasta la cabeza del pistón.

• Los inyectores son de un solo orificio y las presiones de inyección van de los 100 a los 140 bares.

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1. Motor Diésel. Características.

Inyección directa: • La inyección se hace dentro

del propio cilindro mediante inyectores de varios orificios.

• Permite que se realicen pre y postinyecciones.

• Las presiones de inyección pueden superar los 1800 bares.

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1. Motor Diésel. Características.

2. Ciclo de trabajo teórico del motor Diésel de 4 tiempos.

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Admisión.

Compresión.

Escape.

Combustion-expansión.

Admisión (1-2):• Se abre la válvula de admisión y comienza del

descenso del pistón desde el PMS hacia el PMI.• La presión en el interior del cilindro se supone

que es la atmosférica.

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2. Ciclo de trabajo teórico del motor Diésel de 4 tiempos.

Compresión (2-3):• Con ambas válvulas cerradas comienza el

ascenso del pistón hacia el PMS.• Al final la Rc alcanza valores entre 14 y 22 y la

T es de entre 600 y 650 ºC

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2. Ciclo de trabajo teórico del motor Diésel de 4 tiempos.

Combustión-expansión (3-4 y 4-5): • La inyección de combustible provoca la

inflamación, que dura lo que dure la inyección.• En una primera fase el pistón avanza a P cte. (3-4)• Terminada la inyección, el pistón sigue bajando por

la expansión de los gases (4-5)

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2. Ciclo de trabajo teórico del motor Diésel de 4 tiempos.

Escape (5-6 y 6-1): • Al abrir la válvula de escape se da un repentina

salida de gases por efecto de la presión (5-6)• Posteriormente el ascenso del pistón arrastra

los gases residuales del cilindro (6-1)

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2. Ciclo de trabajo teórico del motor Diésel de 4 tiempos.

Resumen del ciclo teórico del motor Diésel lento y las suposiciones que hacemos para dibujarlo así.

• 1-2: admisión a presión atmosférica (isobara)

• 2-3: compresión (adiabática)

• 3-4: combustión (isobara).

• 4-5: expansión (adiabática).

• 5-2: escape (isócoro).

• 2-1: escape (isobara).

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2. Ciclo de trabajo teórico del motor Diésel de 4 tiempos.

Ciclo teórico Diesel mixto (fig. 3.12)

El ciclo mixto es más adecuado para los motores Diésel rápidos que se usan en automoción.Su principal diferencia con el ciclo teórico es que el proceso de aportación de calor se hace en dos partes:1. La inyección (3) provoca una

combustión a volumen constante (3-4) (isócora).

2. Hay una segunda parte de la combustión a presión constante (4-5) (isobara).

Este pequeño recorrido del pistón (4-5) permite que el régimen de giro de estos motores sea mayor.

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3. Ciclo de trabajo mixto o de Sabaté.

El ciclo real del motor Diésel rápido adopta esta forma:.

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4. Ciclo real de trabajo Diésel.

5. Intercambio de gases. Diagrama de distribución.

Las cotas de la distribución se diseñan para favorecer el intercambio de gases del cilindro aprovechando la inercia de estos.

En los motores Diésel sobrealimentados, el cruce de válvulas es menor debido a que la entrada de aire en el cilindro es forzada, por lo que las inercias de los gases son menos importantes.

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• La sobrealimentación aumenta el consumo de aire de los motores Diésel, con lo que se eleva el rendimiento.

• Mediante algún mecanismo (generalmente un turbocompresor), subimos la presión en el colector de admisión, con lo que se puede aumentar la carga. Las ventajas son:

• Aumenta el rendimiento del motor.

• Se mejora el intercambio de gases.

• En estos motores hay que rebajar la Rc .

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6. La sobrealimentación

• El sistema más común de sobrealimentación es el turbocompresor (1), con el que aprovechamos la velocidad de salida de los gases de escape, para mover una turbina, que tiene acoplado un compresor centrífugo..

• A menudo, se instala un intercambiador de calor (3), en el conducto de admisión para enfriar los gases que vienen del compresor.

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6. La sobrealimentación

Fin del tema 3.El motor diésel de cuatro tiempos.

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