La historia de este motor comienza en el año 1897, cuando Rudolf Diesel crea el primer motor de combustión funcional, siendo otorgado el apellido del creador al motor como reconocimiento. Dicho motor nunca fue adoptado en los vehículos de la época, ya que requería para la inyección del combustible un compresor de aire muy voluminoso, lo que impedía su instalación sobre el vehículo.
En los años 20 cuando dicho problema fue resuelto por Robert Bosch, quien perfeccionó la bomba de inyección, permitiendo el uso del motor Diesel en diversos vehículos, sobre todo en los de uso industrial o de transporte pesado.
En la década de los años 30 comienza a ser aplicado con fines militares, sobre todo en los carros de combate alemanes, siendo Maybach la firma que más motorizaciones desarrolló y que más éxito tuvo. Incluso Ferdinand Porsche diseñó un motor Diesel V12 con compresor capaz de desarrollar más de 400 CV. Tras la guerra, la evolución sufrida por el motor Diesel se aplicó a los vehículos pesados, agrícolas y a los trenes.
La combustión en los motores Diesel
Existen motores diesel de 2 tiempos (utilizados para motores marinos y de tracción ferroviaria) y el de 4 tiempos (los más usuales en vehículos terrestres por carretera), este ultimo funciona por el principio de auto encendido o auto ignición, en el que la mezcla aire-combustible arde por la gran presión y la elevada temperatura alcanzada en la cámara de combustión, por lo que no es necesario la acción de una chispa para encender dicha mezcla.
En cuanto el combustible frío entra en contacto con el aire que se encuentra presurizado y a gran temperatura, comienza a elevarse su temperatura, formándose vapor alrededor de cada una de las gotas.
El aire alrededor se enfría y toma calor de la masa de aire comprimido, transmitiéndolo nuevamente a la gota de combustible que vuelve a calentarse hasta alcanzar su temperatura de inflamación. Cuando esto ocurre, comienza la combustión y el calor producido se pasa a toda la masa de aire y combustible restante, produciéndose su inflamación.
Se trata de un ciclo termodinámico de un motor de combustión interna, en el cual el calor que produce la compresión se encarga de encender el combustible y la secuencia de sus procesos se describen a continuación:
TIEMPO 1
Admisión. En la carrera de admisión, entra aire del ambiente a través de la válvula de admisión y el pistón es empujado del punto muerto superior (PMS), al punto muerto inferior (PMI).
TIEMPO 2
Compresión. Durante la carrera de compresión, el pistón se mueve del punto muerto inferior (PMI), al punto muerto superior (PMS), comprimiendo el aire admitido y elevando su temperatura a causa de la alta relación de compresión, que oscila entre los 15:1 a 22:1. El combustible es atomizado en la cámara de combustión, poco antes de llegar al punto muerto superior en la carrera de compresión.
Adición de calor. Esta se obtiene a partir de la quemada del combustible producida casi en el mismo instante en el que se introduce debido a la alta temperatura del aire comprimido; esta fase no se considera como tiempo o carrera, debido a que no existe movimiento del pistón.
TIEMPO 3
Expansión. El pistón es impulsado del punto muerto superior (PMS), al punto muerto inferior (PMI), expandiendo los productos de la combustión para producir potencia.
TIEMPO 4
Escape. El pistón se mueve del punto muerto inferior (PMI), al punto muerto superior (PMS), expulsando los gases de la combustión después de expandirse, para concluir el ciclo.
El tiempo que transcurre entre la entrada del combustible y la combustión se llama retardo a la inflamación, el cual representa el tiempo de giro del cigüeñal que transcurre entre el comienzo de la inyección y la inflamación del combustible.
Durante este periodo se está inyectando combustible de forma continua. Este fenómeno produce un “picado” particular, que aumenta a medida que lo hace el retardo a la inflamación.
Para reducir este fenómeno es necesario que la combustión se inicie con el menor intervalo de tiempo respecto a la inyección, por lo que se usa un combustible con un alto grado de “cetano” así como una buena pulverización del mismo, con relaciones de compresión elevadas y cámaras de alta turbulencia.
Cetanaje. Es la facilidad que tiene el combustible diesel para inflamarse.
Existen dos tipos de cámaras, de inyección directa e inyección indirecta, las cámaras de inyección directa son las más empleadas en los motores de los vehículos pesados, ya que la inyección se realiza directamente en el cilindro, los alojamientos especiales en la cabeza del pistón que varían en su forma, fungen como cámara de turbulencia y ayudan a la vaporización del combustible.
La más usual es la de forma de anillo, que es una cavidad circular normalmente simétrica en el centro de la cabeza del pistón, con un pequeño cono en centro y apuntando hacia arriba.
Cualquiera que sea el tipo de cavidad, debe estar adaptada al inyector presente, que se monta en posición vertical o ligeramente inclinada sobre la cabeza del motor, formando un ángulo preciso.
Dicho inyector contará con varios orificios de inyección de combustible, estando adaptado también al diseño de la cámara de combustión. Dado que el grado de turbulencia es bajo, las relaciones de compresión son muy elevadas, con lo que se consiguen grandes presiones y altas temperaturas, por lo que se hace necesaria también una gran presión de inyección.
El motor diesel es un motor con poca pérdida de calor a través de las paredes, con lo que los arranques en frío se ven mejorados, sus componentes que lo forman están más reforzados y son más pesados, por lo que estos motores son menos revolucionados, pero con una mayor disponibilidad de torque a pocas revoluciones.
En sus principios estos motores parecían abocados a los vehículos agrícolas y de tamaño grande o transporte pesado, no a una difusión como la que ha alcanzado en nuestros días, ya que hasta hace poco, no eran motores que aceptara el público de buena manera, y es ahí donde está el mérito de este motor y el de los que lo han desarrollado, ya que han sabido conjugar los avances que la tecnología les ha permitido presentar al motor Diesel como una alternativa tan válida como cualquier otra para equipar a un vehículo automotor.
Colaboración especial de Cesvi México
Muy buen aporte. Considero que poseer conocimientos básicos en mecánica es muy importante para todos aquellos que poseen un vehículo. De este modo no solo se pueden arreglar problemas cotidianos en las diferentes máquinas sino que también el hecho de poder detectar inconvenientes en los autos ayuda a prevenir accidentes de tránsito