Válvula de Admisión se abre hasta 45º antes del P.M.S
Al descender el Pistón produce una depresión de 0.1 a 0.2 bar y por consiguiente una aspiración.
Gases frescos circulan a una velocidad de 100 m/s.
Válvula de Admisión cierra entre 35 a 90º después del P.M.I
DIÉSEL
Válvula de Admisión se abre hasta 45º antes del P.M.S
Al descender el Pistón produce una depresión de 0.1 a 0.2 bar y por consiguiente una aspiración.
Aire frescos circulan a una velocidad de 100 m/s.
Válvula de Admisión cierra entre 35 a 90º después del P.M.I
TIEMPO DE COMPRESIÓN
GASOLINA
Relación de Compresión de 6 a 10: 1
Se desarrolla una temperatura de 400ºC a 500ºC.
Presión final de Compresión hasta 18 bar.
DIÉSEL
Relación de Compresión de 14 a 22: 1
Se desarrolla a una temperatura de 700 ºC a 900 ºC.
Presión Final de Compresión: 30 a 55 bar.
TIEMPO DE EXPLOSIÓN- COMBUSTIÓN
GASOLINA
Chispa salta entre 3º y 40º antes del P.M.S
Temperatura máxima: 2000ºC a 2500ºC.
Presión de Explosión: de 30 bar hasta más de 60 bar.
Hasta el final de este tercer tiempo disminuyen la presión y la temperatura a unos 4 a 3 bar respectivamente y 900ºC a 800ºC.
DIÉSEL
Inyección del combustible (petróleo), se produce entre 10º a 30 º antes P.M.S.
Temperatura máxima: 2500ºC a 3000ºC.
Presión de combustión de 65 a 90 bar.
Hasta el final de este tercer tiempo disminuyen la presión y la temperatura respectivamente, a unos 4 a 3 bar .y 900ºC a 800ºC.
TIEMPO DE ESCAPE
GASOLINA
Presión de 3 a 4 bar existente, gases quemados salen a la velocidad del sonido.
Válvula de Escape abre entre 40º y unos 90º antes del P.M.I.
Al subir del pistón se expulsa los gases quemados a una presión residual de 0,2 bar.
Válvula de Escape cierra 25º después del P.M.S
DIÉSEL
Presión de 3 a 4 bar existente, gases quemados salen a la velocidad del sonido.
Válvula de Escape abre entre 40º y unos 90º antes del P.M.I.
Al subir del pistón se expulsa los gases quemados a una presión residual de 0,2 bar.
Válvula de Escape cierra 25º después del P.M.S
TRASLAPE O CRUCE DE VÁLVULAS
Es el ángulo formado por el adelanto de la abertura de la válvula de Admisión y el Retardo de cierre de la válvula de Escape. Osea el instante breve en que las dos válvulas están ligeramente abiertas.
El Traslape favorece en una mejora del llenado del cilindro, una mejor evacuación de los gases quemados y refrigeración de la cámara de Compresión.
El motor diésel fue inventado en el año 1893 por el ingeniero alemán
Rudolf Diésel, que por aquellos años ya trabajaba en la producción de
motores y vehículos. Rudolf Diésel se dedicaba a estudiar los motores de alto
rendimiento térmico con el uso de combustibles alternativos en los motores de
combustión interna.
Diesel, en su búsqueda de un motor de alto rendimiento,
tuvo en cuenta que según los principios termodinámicos del físico N.L Sadi
Carnot, uno de los padres de la termodinámica, existía la posibilidad de que
una mezcla de aire y combustible pudiera explotar simplemente si se comprimía
lo suficiente.
Durante años, Rudolf Diésel trabajó para poder utilizar otros combustibles
diferentes a la gasolina basados en principios de los motores de compresión sin
ignición por chispa. Así fue como a finales del siglo XIX, en el año 1897, MAN
(empresa para la que trabajaba) produjo el primer motor conforme a los estudios
de Rudolf Diesel. Este motor, que podemos bautizar como el precursor del motor diésel actual, utilizaba
“aceite liviano” como combustible, más conocido como fuel oil, que por aquella
época se utilizaba para alumbrar las lámparas de la calle.
Evolución
1. Motores de 4 tiempos
Como su nombre lo refleja, tienen un ciclo de combustión que consta de 4 tiempos. Estos son:
admisión;
compresión;
explosión o ignición;
escape.
Este sistema crea una mezcla entre el combustible y el aire que se convierte en el movimiento del auto.
A los motores 4 tiempos también se les conoce como Otto, debido a que su creador fue el ingeniero alemán Nikolaus Otto en 1867.
2. Motores de 2 tiempos
Se trata de motores más sencillos con menos cantidad de piezas mecánicas.
Aunque también trabaja con un sistema de combustión interna, tal como el motor 4 tiempos, realiza todo el ciclo en una solo vuelta del cigüeñal o en dos carreras del pistón.
Otra gran diferencia de este motor con respecto al anterior es que dirige el intercambio gaseoso por el pistón y no por las válvulas, como lo hace el de 4 ciclos.
3. Cilindros en línea
Este tipo de motores tienen una disposición paralela en línea de los cilindros, la cual es considerada la más simple.
Esta clase de distribución es habitual en motores que tienen 8 o menos cilindros.
4. Motores con cilindros en V
Cuando los motores tienen más de 8 cilindros, una armadura en línea no resulta lo suficientemente rígida, en algunas ocasiones. Por eso, se aplica la disposición en V, con un par de bielas conectadas en el mismo muñón para reducir la longitud e incrementar la resistencia del cigüeñal.
Además de clasificarse por la disposición de los cilindros, también pueden segmentarse por sus posiciones, distribución y formas, como motor horizontal, motor de unidad múltiple y motor con cigüeñal vertical.
5. Motores de efecto simple
Cuando hablamos de tipos de motores diésel, este no puede quedar fuera, ya que es uno de los más comunes.
Los motores de efecto simple son aquellos que utilizan una sola cara del pistón para producir la potencia necesaria para el desplazamiento.
6. Motores de doble efecto
Son aquellos que usan ambas caras del pistón y, también, los dos extremos del cilindro para producir y desarrollar la potencia.
Este tipo de motores son construidos únicamente para unidades grandes, generalmente de carga, que no necesitan alcanzar velocidades muy elevadas.
También, en las últimas décadas, se han desarrollado motores con pistones opuestos dentro de un mismo cilindro, tomando como referencia los de doble efecto.
Es un conjunto de piezas, mecanismos y sistemas sincronizados, que transforman la energía química del combustible en energía calorífica y ésta a su vez, en energía mecánica. generando el movimiento de rotación y traslación.
A continuación un video que muestra como es el funcionamiento de un motor diésel:
PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS
El funcionamiento del motor diésel se basa en la segunda ley de la termodinámica.
Segunda ley de la termodinámica:
Conocido como Sadi Carnot, nació en París, el 1 de julio de 1796 y falleció el 24 de agosto de 1832, fue un físico e ingeniero francés pionero en el estudio de la termodinámica. En 1824 publicó su obra maestra reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esa potencia, donde expuso las ideas que darían forma al segundo principio de la termodinámica.
Según Carnot, este principio permite determinar el máximo rendimiento de una máquina térmica en función de las temperaturas de su fuente caliente y su fuente fría.
"Es imposible que el calor fluya de un objeto frío a un objeto caliente".
El calor solo fluye en un sentido, de lo caliente a lo frío, pero a expensas de una fuerza externa podemos lograr que el calor fluya de lo frío a lo caliente; de ello trata las maquinas térmicas.
La segunda ley de la termodinámica gobierna en las máquinas térmicas de la siguiente manera:
- Es posible construir una máquina térmica al 100% de eficiencia.
- Es imposible construir una máquina térmica que opere continuamente en un ciclo, recibiendo calor de una sola fuente.
Ciclo de Carnot
Está constituido por dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. Debido al razonamiento y a la pérdida de calor por conducción y radiación es posible que exista una máquina al 100% ideal.
Carnot en 1824 ideó una máquina térmica de máxima eficiencia y en condiciones ideales, de manera que una máquina que absorbe calor de una fuente a alta temperatura realiza trabajo externo y deposita calor en un recipiente a baja temperatura, siendo la eficiencia de la máquina (n) de la siguiente manera:
Eficiencia de una máquina térmica que desarrolla el ciclo de Carnot:
El teorema de Carnot se puede enunciar de la siguiente manera:
"Ninguna máquina térmica real que funcione entre dos depósitos de energía, puede ser más eficiente que una máquina de Carnot operando entre los mismos dos depósitos".
Recuerda:
Una máquina térmica toma calor de una fuente a alta temperatura, realiza trabajo y libera calor a temperatura más baja.
El motor de cuatro tiempos realiza el ciclo de trabajo en dos vueltas del cigueñal,los tiempos que realiza son:
Admisión
La Válvula de Admisión se abre hasta 45º antes del P.M.S(Punto muerto superior),Al descender el Pistón produce una depresión de 0.1 a 0.2 bar y por consiguiente una aspiración.Aire frescos circulan a una velocidad de 100 m/s.Válvula de Admisión cierra entre 35 a 90º después del P.M.I(Punto muerto inferior)
Compresión
la válvula de admisión se cierra, comprimiendo el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.
Explosión o Expansión
Inyección del combustible (petróleo), se produce entre 10º a 30 º antes P.M.S(Punto muerto superior).Temperatura máxima: 2500ºC a 3000oC. Presión de combustión de 65 a 90 bar. Hasta el final de este tercer tiempo disminuyen la presión y la temperatura respectivamente, a unos 4 a 3 bar .y 900ºC a 800ºC.
Escape
en esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la Válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas gira 90º.
Un motor diésel que opera en cuatro tiempos, su estructura esta conformada por: Culata,Monoblock,Volante de inercia,Conjunto móvil y Cárter.
Culata
Es la pieza encargada de cerrar todos los cilindro del motor en la parte superior, esto son elaborados en base de aluminio o hierro y también Son soporte para otros componentes como: Balancines, válvulas, inyectores, etc.
Monoblock
Es la estructura principal donde están los cilindros del motor y los soportes de apoyo del Cigueñal .
Volante de inercia
Esta unido al cigueñal y proporciona la inercia para que el pistón vuela a subir después del tiempo de explosión.
Conjunto Móvil
Es el encargado de transformar la energía calorífica del combustible en energía mecánica,durante el tiempo de explosión.
Cárter
Es el recipiente donde se aloja el aceite de engrase y esta situado en la parte superior del bloque.
Sistema de alimentación Diésel. Este sistema de inyección para combustibles líquidos, utilizado comúnmente en los motores Diésel, es un sistema de inyección a alta presión. Sirve para inyectar, de acuerdo a la secuencia de encendido de un motor, cierta cantidad de combustible a alta presión y finamente pulverizado en el ciclo de compresión del motor, el cual, al ponerse en contacto con el aire muy caliente, se mezcla y se enciende produciéndose la combustión.Su mayor precisión en la dosificación de
combustible inyectado reduce las emisiones de CO2, y asegura una mezcla más
estable. En los motores diésel se dosifica el combustible gasoil de manera no
proporcional al aire que entra, sino en función del mando de aceleración y el
régimen motor (mecanismo de regulación) mediante una bomba inyectora de
combustible.
1.2.Sistema de distribución.
Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de
válvulas de cabezal o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las
válvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un
árbol de levas rotatorio movido por el cigüeñal, estando el conjunto coordinado
mediante la cadena o la correa de distribución. Ha habido otros diversos
sistemas de distribución, entre ellos la distribución por camisa corredera.
Elementos de mando
El sistema de mando de la distribución consta de un piñón en el cigüeñal, opuesto al volante del motor y otro piñón que lleva el árbol o los arboles de levas en sus extremos, el cual gira solidario con él. En algunos motores diésel, se aprovecha el engranaje para dar el movimiento a la bomba de inyección. El acople entre los piñones de cigüeñal y árbol de levas se puede realizar de tres formas, por transmisión directa entre las ruedas dentadas, por correa y por cadena.
Transmisión por ruedas dentadas
Transmisión por cadena
Transmisión por correa dentada
1.3.Refrigeración.
Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de
algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de
automóviles y de aviones, y los motores fueraborda, se refrigeran con aire. Los
cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con
un conjunto de láminas de metal que emiten el calor producido dentro del
cilindro. En otros motores se utiliza refrigeración por agua, lo que implica
que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los
automóviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar
por las láminas de un radiador. Es importante que el líquido que se usa para
enfriar el motor no sea agua común y corriente porque los motores de combustión
trabajan regularmente a temperaturas más altas que la temperatura de ebullición
del agua. Esto provoca una alta presión en el sistema de enfriamiento dando
lugar a fallas en los empaques y sellos de agua, así como en el radiador; se
usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a
más alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas.
Otra razón por la cual se debe usar un refrigerante es que éste no
produce sarro ni sedimentos que se adhieran a las paredes del motor y del
radiador formando una capa aislante que disminuiría la capacidad de
enfriamiento del sistema. En los motores navales se utiliza agua del mar para
la refrigeración.
1.5.Sistemas de lubricación.
Son los distintos métodos de
distribuir el aceite por las piezas del motor. Consiste en hacer llegar una
película de aceite lubricante a cada una de las superficies de las piezas que
están en moviendo entre sí, para evitar fundamentalmente desgaste excesivos y
prematuros disminuyendo así la vida útil del motor de combustión interna.
De esta manera, se alarga la vida útil del motor y se previenen averías relacionadas con este desgaste. La función principal del sistema de lubricación de un motor es filtrar, enfriar y ajustar la presión del aceite para que el motor pueda funcionar en perfectas condiciones.
El impacto ambiental del MCI esta estrechamente relacionado con un problema social surgido por la utilización creciente del mismo: la reducción de los niveles de emisión de sustancias tóxicas y de los llamados "gases de invernadero", y la reducción de los niveles de ruido.
Emisiones contaminantes:
En el presente contenido se da a conocer que las emisiones que provoca un motor diésel son más sucias que las de la gasolina; causan una mayor contaminación y pueden tener peores efectos en la salud. De hecho, son una de las mayores causas del dióxido de nitrógeno en la atmósfera. Los gases de este combustible transportan hasta 20.000 veces más partículas que los de la gasolina. Éstas contienen elementos como los hidrocarburos aromáticos polinucleares, sustancias que están relacionadas con la generación de ciertos cánceres, por ejemplo, de pulmón. Diversos estudios realizados a lo largo de la última década han vinculado la exposición a las partículas mencionadas con un aumento del riesgo oncológico. Las emisiones de óxido nitroso, dióxido de nitrógeno, formaldehído, benceno, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, dióxido y monóxido de carbono, todas ellas derivadas de la combustión de motores diésel, pueden ocasionar trastornos para la salud.
las mejoras del motor a diésel y su correcto control, para una adecuada combustión a favor del medio ambiente
En la actualidad, con el avance tecnológico
aplicado a los motores ,específicamente en la parte de control electrónico y
los equipos utilizados para su diagnóstico, tanto en su rapidez de respuesta,
como en sus consideraciones de mejorar las prestaciones resumidos en potencia y
reducir la contaminación del medio ambiente; diariamente salen al mercado
sistemas de inyección con control electrónico es; entonces la razón fundamental
estimular al lector interesado para que se habitúe a la interactuación con tecnologías
de actualidad para que en el futuro esté preparado para enfrentarse a los
cambios adecuadamente, que favorecen a nuestro ecosistema.
catalizador(convertidor catalítico)
Mediante un proceso químico transforma los gases tóxicos como el monoxido de carbono, óxidos de nitrógeno incluso hidrocarburos en gases nocivos para la salud como el dióxido de carbono y oxigeno.
Es muy conveniente saber que este empieza a funcionar solo a altas temperaturas, porque en ese momento es donde el motor empieza a emitir los gases contaminantes, no obstante, el catalizador ha sido uno de los inventos más notables y revolucionarios de la industria automotriz.
Aplicación de control electrónico y tecnología híbrida.
Una de las más notables mejoras,
son la invención de los motores híbridos que son unidades de potencia que están
conformado por un motor de combustión interna más una parte eléctrica, este
motor va acoplado por dos generadores de calor, la cual es el sistema de
recuperación de energía.
La unidad de potencia consta de
seis elementos: la ES, son las baterías encargadas de almacenar y transferir la
energía; la ECU, es un ordenador que se encarga de controlar todos los
parámetro del coche; el mismo motor de combustión interna; el turbo compresor,
es el encargado de sobrealimentar el motor; el generador cinético, es el
encargado de convertir la energía cinética de frenado en electricidad;
generador de calor, acoplado a la turbina del turbo, es el encargado de generar
energía para alimentar a las baterías o al generador cinético.
Debo decir que este motor híbrido
es revolucionario para la industria, porque se logró incrementar la potencia,
el rendimiento así mismo se redujo el consumo de combustible incluso aminoró
notablemente la contaminación.
Concluyo que el motor de
combustión interna de pistones, existirá por muchos siglos más, por su alto
rendimiento y eficacia, en consecuencia, pasara mucho tiempo, para que estos
motores salgan del mercado, ya que hasta ahora no se ha inventado una máquina
térmica que lo sobrepase, es de hecho que al transcurrir el tiempo obtendrá
muchas mejoras, sí, pero no desaparecerá del todo, ya que se puede comprenden
mediante los motores híbridos que es una versión mejorada, con la cual
satisface con la problemática ambiental ya que la emanación de gases
contaminantes es mucho menor, gracias a la ayuda de generadores eléctricos y
control electrónico, por lo
consiguiente, el motor de combustión interna prolongará su ya largo reinado.
Sistemas híbridos:
Sistema en serie: destacado por su simplicidad y porque se puede se puede
utilizar en cualquier sistema.
Sistema en paralelo: el vehículo se impulsa sólo con el motor eléctrico,
que obtiene la energía de un generador alimentado por el motor de combustión.
Sistema combinado o mixto:
Motor eléctrico funciona en solitario a bajas revoluciones, mientras que
a altas revoluciones el motor térmico y el eléctrico trabajan a la vez.
1.Puntos importantes para el correcto
control del vehículo
Punto
1: Verificar que no marce ningún indicador en el tablero de instrumentos, si
marcara llevarlo a un concesionario o taller de confianza para su respectivo
mantenimiento operación.
Punto
2: Verificar que el arranque del motor tenga una duración máxima sea de 3 a 5s.
Punto
3: Desconectar la manguera de vacío que va al colector de admisión y verificar
que no sople incluso que no vote ningún tipo de humo.
Punto
4: Con el motor encendido verificar que ningún sistema falle además que no
presente ningún tipo de sonido así mismo, movimiento o golpeteo.
Punto
5: Respetar el mantenimiento preventivo de su motor, como cambios de fajas,
filtros, fluidos, rodajes, entre otros componentes importantes del motor
Punto
6: No esperar ni acostumbrarse el mantenimiento correctivo del vehículo de su
motor, siempre sea puntual incluso cuidadoso con los kilometrajes de
mantenimiento preventivo, siempre guiándose del manual del fabricante donde
encontrará, a que tiempo va a cambiar sus componentes, además de las
especificaciones técnicas
Punto
7: muy importante utilizar repuestos originales y no alternativos, ya que estos
últimos no tiene mucho tiempo de vida útil, además que perjudican su motor,
acelerando el desgaste delos mecanismos internos, por lo consiguiente su
vehículo generará mayor cantidad de gases contaminantes. En cambio los
repuestos originales, tienen una mayor vida útil y retarda el desgaste interno
del conjunto móvil.
Punto
8: llenar siempre su radiador solo con el refrigerante que especifica el
manual. Ya que estos refrigerantes a cambio del agua tienen aditivos que le
permiten funcionar correctamente a altas temperaturas, en cambio el agua se
evapora y el motor puede sufrir el gran
riesgo de recalentamiento, otorgando como consecuencia se funden las empaquetaduras
que conllevan que los diferentes fluidos
se mezclen y dañen todos los componentes internos del motor.
Punto
9: Muy importante el aceite del motor que va utilizar, guiándose del manual del
fabricante en cuanto al grado de viscosidad de este fluido además, del sistema
SAE, la cual es la encargada de su clasificación. El motor le va a ser duradero
si el aceite que utiliza es de buena calidad, como lo indica el manual de
fabricante, no obstante ya después de las reparaciones que se le aplican a este
mismo es fundamental consultar al técnico especializado para analizar qué tipo
de aceite se debe aplicar, en el caso de motores con más de 2 reparaciones se
empieza a utilizar un aceite más grueso y con mayor grado de viscosidad
Paso
10: Sopletear el filtro de aire todos los días, en el momento que va a rellenar
su tanque de combustible, muy imprescindible asegurarse que los filtros que le
colocan a su vehículo sean originales y que se logren cambiar cuando el
kilometraje te lo indica, recuerda que un motor con filtros funcionando correctamente,
es un motor seguro, ya que cuando los
filtros cumplen su vida útil, estos se obstruyen y pasan a una válvula de
derivación que coloca al motor en un estado crítico ya que los fluidos con el
cual este funciona pasa con impurezas.
Punto
11: Asegurarse que el combustible con el cual se alimenta el sistema del motor,
sea un combustible de buena calidad, por lo cual será limpio libre de impureza,
muy importante esto ya que estas impurezas lograren entrar a las partes
internas del motor, rayarían sus superficies, desgastando los mismos
componentes y generando fugas de compresión, por lo consiguiente generando
mayor consumo del mismo combustible y perdida de potencia.
Punto 12: Asegurarse que el técnico utilice la tecnología y equipos adecuados para su vehículo
y no permita que realice un diagnostico sin haber utilizado inicialmente estos
aparatos ya que actualmente todas las fallas del motor están guardas en la
memoria de la ECU del motor y obviar este ordenador, generaría solo complicar
las fallas, ya que estas solo se borran con el aparato de diagnóstico determinado
para esta función.
Todos
estos puntos importantes que se anotaron en el siguiente capítulo son de vital
importancia ya que le permitirá a tu motor funcione correctamente además logre
una buena combustión y lograr contaminar menos el ambiente.
