Motores Diesel. Forma de culata

En el momento de penetrar en la cámara de compresión las primeras gotas de combustible, éstas se encuentran rodeadas de aire comprimido, cuya temperatura esta próxima a los 600ºC. Ésta temperatura es más que suficiente para que el gasoil inflame, pero éste solo lo hará cuando la temperatura se comunique al líquido. Este periodo de transferencia de calor es muy pequeño, pero apreciable.

Este tiempo transcurrido entre la entrada del combustible y su inflamación se denomina retardo al inicio de la inflamación. Una vez inflamado, la combustión es más rápida que en un motor de gasolina, ya que se produce una autentica detonación. A partir de este momento se sigue inyectando el combustible que se incendia inmediatamente. Como consecuencia, el golpeteo característico de los motores diesel, y su mayor presencia al ralentí, donde el período de inyección en muy breve y las explosiones se repiten constantemente.

Si el aire del interior del cilindro está en reposo, la transferencia de calor a las primeras gotas de combustible es muy lenta, enfriándose el aire y retardando más aún la inflamación. Por el contrario, si hay un fuerte movimiento relativo entre las gotas y el aire, éstas se calientan muy rápidamente y la combustión es más progresiva y rápida.

Éste problema ha sido objeto de muchos estudios y soluciones, que favorezcan la combustión y como consecuencia, al rendimiento. Algunas afectan al propio pistón, de manera que el flujo de aire sea más turbulento. Estos sistemas de combustión o formas de culata, pueden clasificarse en 4: Inyección directa, Precombustión o antecámara, combustión separada y acumulador de aire.

Inyección directa: El inyector, asoma en el centro de la cámara de combustión y lanza el chorro bien pulverizado, gracias a unos orificios muy finos, sobre la superficie del pistón, que, lógicamente, está a mayor temperatura que las paredes de la camisa del cilindro, debido a la ausencia de refrigeración en esta zona. La presión oscila ente las 130 y 300 atm. A su vez, la cabeza del pistón suele tener forma toroidal o esférica, para provocar una turbulenta mayor. Este método tiene como ventajas el ser el más económico en consumo de gasoil, y la facilidad de arranque sin necesidad de calentadores. Como inconveniente, es un motor ruidoso a bajo régimen.

Precombustión o antecámara: La presión de inyección en menor, entre las 80 y 120 atm. Al subir el pistón, se encierran en la antecámara casi la mitad del aire caliente comprimido. En esta antecámara es donde el inyector inyecta de una vez todo el combustible, donde se produce una inflamación y la combustión de alrededor de un tercio del combustible inyectado. Debido a esta inflamación, el resto del combustible sale hacia la cámara de combustión por medio de unos finos agujeros o atomizadores que lo pulverizan finamente produciéndose su total inflamación. Este sistema tiene la desventaja de que el aire entra en contacto con muchas paredes, con su consecuente enfriamiento y su dificultad para el funcionamiento en frío. De ahí que se haga necesario el uso de calentadores en el momento del arranque. Como ventaja, es un motor menos ruidoso, gracias a la menor presión de inyección.

Combustión separada o cámara auxiliar: La presión oscila entre las 80 y 130 atm. Es una variante mejorada del anterior. Casi todo el aire, unos 2/3 del total, se acumula en esta cámara auxiliar que comunica con el cilindro por un conducto ancho de forma circular. Esto provoca que en la admisión, el aire entre formando turbulencias en la cámara. En este momento, el inyector inyecta combustible en la cámara, produciéndose una violenta inflamación del total del combustible. Los gases ardiendo pasan al interior del cilindro por medio de este conducto, lo que suaviza un poco su violencia.

Acumulador de aire: El aire es comprimido y reducido en el acumulador, a una presión de entre 100 y 130 atm. El inyector lanza el choro al venturi, donde empieza a inflamarse el combustible. El calor dilata el aire del acumulador, que puede estar formado en el pistón, saliendo al cilindro y terminando la combustión del gasoil a medida que se inyecta. Actualmente este sistema es poco usado, debido a su alto consumo, aunque tiene un funcionamiento muy suave y buen arranque en frío.

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