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El motor diesel puede funcionar según los
ciclos de cuatro o de dos tiempos. El de
cuatro tiempos es el mas empleado en
motores pequeños y medios, mientras que
el de dos tiempos se emplea en motores
lentos y grandes, como los utilizados en la
marina.
En esta fase el descenso del pistón aspira lamezcla aire combustible en los motores deencendido provocado o el aire en motores deencendido por compresión.
La válvula de escape permanece cerrada,mientras que la de admisión está abierta. En elprimer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol delevas da 90º y la válvula de admisión seencuentra abierta y su carrera es descendente.
Al llegar al final de carrera inferior, la válvula deadmisión se cierra, comprimiéndose el gascontenido en la cámara por el ascenso del pistón.En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol delevas da 180º, y además ambas válvulas seencuentran cerradas y su carrera es ascendente.
Al final de la compresión, el volumen de aire se hareducido ( de 14 a 23 veces según el tipo demotor)
Su temperatura se eleva a mas de 600 °c La presión ha aumentado de 30 a 50 bar
Al llegar al final de la carrera superior el
gas ha alcanzado la presión máxima. En
los motores diésel, se inyecta a través del
inyector el combustible muy pulverizado,
que se auto inflama por la presión y
temperatura existentes en el interior del
cilindro.
Una vez iniciada la combustión, estaprogresa rápidamente incrementando latemperatura y la presión en el interior delcilindro y expandiendo los gases queempujan el pistón. Esta es la única fase enla que se obtiene trabajo. En este tiempoel cigüeñal gira 180º mientras que el árbolde levas da gira, ambas válvulas seencuentran cerradas y su carrera esdescendente.
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 90º
0-1.- Admisión (Isobárica): Durante laadmisión se supone que el cilindro se llenatotalmente de aire que circula sinrazonamiento por los conductos deadmisión, por lo que se puede considerarque la presión se mantiene constante eigual a la presión atmosférica. Es por loque esta carrera puede ser representadapor una transformación isobárica(P=K).
1-2.- Compresión (adiabática): duranteesta carrera el aire es comprimido hastaocupar el volumen correspondiente a lacámara de combustión y alcanza en elpunto (2) presiones del orden del orden de50kp/cm2. se supone que por hacersemuy rápidamente no hay que considerarperdidas de calor, por lo que estatransformación puede considerarseadiabática.
2–3.- Inyección y combustión (isobárica):
durante el tiempo que dura la inyección, el
pistón inicia un descenso, pero la presión
del interior del cilindro se supone que se
mantiene constante, transformación
isobárica, debido a que el combustible que
entra se quema progresivamente a medida
que entra en el cilindro.
3 – 4. Terminada la inyección se produce
una expansión (3 - 4), la cual como la
compresión se supone que se realiza sin
intercambio de calor con el medio exterior,
por lo que se considera una
transformación adiabática. La presión
interna desciende a medida que el cilindro
aumenta de volumen.
4-1.- Primera fase del escape (isocora): En el punto (4) se supone que se abre instantáneamente la válvula de escape y se supone que los gases quemados salen tan rápidamente al exterior, que el pistón no se mueve, por lo que se puede considerar que la transformación que experimentan es una isocora. La presión en el cilindro baja hasta la presión atmosférica y una cantidad de calor Q2 no transformado en trabajo es cedido a la atmosfera.
1-0.- Segunda fase del escape (Isobárica): los gases residuales que quedan en el interior del cilindro son expulsados al exterior por el pistón durante su recorrido (1-0) hasta PMS. Al llegar a el se supone que de forma instantánea se cierra la válvula de escape y se abre la admisión para iniciar un nuevo ciclo. Como se supone que no hay perdida de carga debida al rozamiento de los gases quemados al circular por los conductos de escape, la transformación (1-0) puedes ser considerada como isobárica
El motor de dos tiempos, también denominadomotor de dos ciclos, es un motor de combustióninterna que realiza las cuatro etapas del ciclotermodinámico (admisión, compresión, expansióny escape) en dos movimientos lineales del pistón(una vuelta del cigüeñal). Se diferencia del másconocido y frecuente motor de cuatro tiempos deciclo de Otto, en el que este último realiza lascuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal.Existe tanto en ciclo Otto como en ciclo Diésel.
El pistón se desplaza hacia arriba (la
culata) desde su punto muerto inferior, en
su recorrido deja abierta la lumbrera de
admisión. Mientras la cara superior del
pistón realiza la compresión en el cilindro,
La cara inferior succiona la mezcla de aire
y combustible a través de la lumbrera.
Para que esta operación sea posible el
cárter tiene que estar sellado. Es posible
que el pistón se deteriore y la culata se
mantenga estable en los procesos de
combustión.
Al llegar el pistón a su punto muerto
superior se finaliza la compresión y se
provoca la combustión de la mezcla
gracias a la inyección de combustible por
medio del inyector. La expansión de los
gases de combustión impulsan con fuerza
el pistón que transmite su movimiento al
cigüeñal a través de la biela.
En su recorrido descendente el pistón abrela lumbrera de escape para que puedansalir los gases de combustión y lalumbrera de transferencia por la que lamezcla de aire-combustible pasa del cárteral cilindro. Cuando el pistón alcanza elpunto inferior empieza a ascender denuevo, se cierra la lumbrera detransferencia y comienza un nuevo ciclo
Mayor peso. La alta presión y temperaturade trabajo requieren un motor mas robustoy por lo tanto mas pesado.
Mayor costo. Es consecuencia de larobustez y también de la precisión queexige la fabricación de sus piezas. Eso lohace rentable tan solo cuando estosgastos se amortizan en muchas horas,kilómetros o millas de trabajo.
Gastos de mantenimiento mas elevado.
Por la mismas razones anteriores resultan
las piezas de recambio y las revisiones y
reparaciones mas cara.
Marcha ruidosa. También es consecuencia
de los altos valores de trabajo.
Seguridad. La seguridad de funcionamiento
y el fácil manejo de su combustible liquido,
sin peligro ninguno, son inigualables
Simplicidad. Aunque las piezas sean caras,
pesadas, robustas y precisas, su simplicidad
de concepción y de funcionamiento hace que
sea muy fácil conocer, interpretar y resolver
sus reajustes o sus fallos.
Ausencia de equipo eléctrico. Punto queen general los mecánicos agradecenmucho, pues les evita que ser auxiliadospor otro especialista.
Contaminación. Con los inyectores encondiciones y una bomba de inyecciónbien regulada, nadie acusaría a losmotores diesel en los actuales ypreocupados tiempos ecologistas
“Como ya sabemos, para conseguir una
buena combustión en un motor es preciso
que la homogenización de la mezcla sea lo
mas perfecta posible”
En los motores diesel, el conseguir una
mezcla homogenia es mucho mas difícil,
pues es preciso introducir el combustible
lo mas finamente pulverizado posible en la
cámara que contiene el aire comprimido.
Según sea el tipo de inyección y de
cámara empleados, los motores diesel se
clasifican en dos grupos:
Motores de inyección directa o de cámara
abierta
Motores de inyección indirecta o de
cámara dividida.
Los motores de inyección indirecta, a su vez, se puede dividir en dos grandes sub grupos.
Motores con cámaras de pre combustión o antecámara
Motores con cámara turbulencia
Los motores
pequeños y
rápidos hasta
unos 700 c.c. de
cilindrada unitaria,
son del tipo de
inyección indirecta
o directa
Los motores
medianos, entre
700 c.c. y 1,000
c.c. de cilindrada
unitaria , son del
tipo de inyección
indirecta o directa.
Por encima de los 1,000 c.c. de cilindrada
unitaria, son casi siempre de inyección
directa.
En los motores de inyección directa, la
cámara de combustión esta alojada en la
cara superior del embolo y el inyector
aflora en la cara inferior de la culata.
1. inyector2. culata3. camisa decilindro4. embolo5 aros6. corriente
de aire7. chorros de
combustible
Cámaras I, II, III, generalmente empleadas en motores americanos. Cámaras IV, V, cámaras cilíndricas utilizadas en Mercedes. Cámaras VI, VII, tipo Saurer, muy empleadas. Cámaras VIII, IX, tipo MAN, tendentes a la formación de nitritos si se emplean como altas presiones
Para lograr la mezcla
rápida y homogénea del
combustible con el aire.
Para ello el aire, al ser
aspirado, es enviado en
dirección tangencial a la
paredes laterales del
cilindro, donde adquiere
un movimiento de giro
helicoidal
Aquí se logra unefecto parecido al dela válvula conpantalla, pues lamayor parte delchorro del aire pasapor el sector deltronco de cono queconstituye la zona depaso entre válvula yasiento.
Estos conductos
se basan en el
principio de
provocar la
rotación del aire
antes de que
este salga por la
válvula abierta
Tienen un funcionamiento mas duro que
los de inyección indirecta.
Mayores gradientes (rapidez de variación)
de presiones.
Son muy sensibles a las variaciones del
avance de la inyección.
Soportan presiones y temperaturas
máximas elevadas por ello son robustos y
pesados.
Se utilizan sistemas de cámaras de
combustión divididas que permiten reducir las
presiones máximas, combustiones mas
progresivas y suaves, y la utilización de
presiones de inyección menores, lo que
permite a su vez el logro de altas velocidades.
En los motores de antecámara, el espacio
en que se desarrollo la combustión esta
dividido en dos, formado por una parte la
cámara principal comprendida entre la
cabeza del embolo y la culata, y por otra
parte la ante-cámara.
La cámara de turbulencia va colocada
normalmente en la culata, y se distinguen
de las antecámaras en su forma, esférica
o cilíndrica; en su volumen; por el canal
de comunicación con la cámara principal
que es de sección mas grande, situado
tangencialmente a la cámara
Resumen comparativo
de características
Inyección
Directa Indirecta
Sencillez de
construcción
mayor Menor
Presiones máxima de
combustión
Mayor Menor
Suavidad de
funcionamiento
Menor Mayor
Desgaste de cojinetes y
piezas móviles
Mayor Menor
Facilidad para altas
velocidades
Menor Mayor
Presión de inyección Mayor Menor
Relación superficie-
volumen
Menor Mayor
En los motores diesel existen tres tipos de circuitos de alimentación de combustible, según sea la posición del deposito.
Circuito con deposito de salida por gravedad
Circuito con deposito auxiliar
Circuito con deposito a nivel inferior
1. Deposito, 2. Pre filtro, 3. Bomba de alimentación, 4 y 6. Tuberías de baja
presión, 5. Filtro principal doble 7. Bomba de inyección 8. Tubería de alta presión 9. Inyector 10, 11y 12. Tuberías de
descarga a baja presión 13. Variador de avance del
principio de inyección 14. Regulador 15. Bomba de cebado
manual 16. Tornillo de purga de aire 17. Válvula de descarga 18. Válvula de
estrangulación 19. Válvula de retorno
Esta tiene la misión de aspirar el combustible del deposito situado a un nivel bajo e impulsarlo hacia la bomba de inyección y pueden ser de dos tipos:
Bomba de
alimentación
Exterior
Interior
Membrana
Embolo de
simple o
doble efecto
Engranaje
Paletas
Interior de la
bomba de
inyección
1. Pre filtro
2. Campana de
decantación
3. Racor
4. Válvula de plato
5. Membrana
6. Muelle
7. palanca
1. entrada 2. Prefiltro 3. Válvula de aspiración 4. Cámara de aspiración 5. Muelle del embolo 6. embolo 7. Cámara de compresión 8. Válvula de descarga 9. Salida 10. Rodillo empujador 11. Árbol de levas 13.Canal de retorno 14. Varilla de impulsión
1. Leva, 2. Empujador de rodillo, 3. Varilla, 4 y 7. Válvula de aspiración, 5. Embolo, 6. Cámara de aspiración, 8 y 13. Cámara de aspiración y depresión, 9. Muelle, 10 y 12. Válvula de descarga, 11. Cámara de presión. a) carrera descendente, b) carrera ascendente
El filtrado influye en el buen
funcionamiento del motor diesel.
La filtracion debe de ser lo mas exigente
posible.
Se debe de evitar totalmente la presencia
de partículas y de suciedad.
Evitar la presencia de agua y aire en el
equipo de inyección.
Va colocado antes de la bomba de
alimentación a la que protege y su misión
es separar del combustible las partículas
de mayor tamaño. Del orden de una
centésima de milímetro y parte del agua
del combustible.
Filtros simples, con elemento filtrador de
papel.
Filtro con elemento de tela metálica
Filtro de caucho con elemento de
materiales especiales
Filtro dobles o escalonados
Montaje y
desmontaje de un
filtro
1. Leva 2. Rodillo 3. Empujador o taque 4. Muelle del Embolo 5. Embolo 6. Cámara del cilindro o
de compresión 7. Lumbrera de entrada
de combustible 8. Válvula de impulsión 9. Muelle de válvula 10. Inyector 11. Aguja del inyector
1. Leva. 2. Cuerpo de bomba 3. Empujador. 4. Muelle del embolo 5. Embolo 6. Cámara de compresión 7. Lumbrera del cilindro 8. Válvula de impulsión 9. Muelle de válvula 12. Tubo de impulsión o salida a
presión 13. Racord o cono de empalme de la
turbulencia 14. Cámara de aspiración 15. Varilla de regulación o control 16. Cilindro 17. Rueda dentada de regulación 18. Camisa de regulación 19. Talón de embolo 20. Platillo de apoyo del muelle 21. Tuerca de ajuste y tornillo de tope
del empujador 22. Contratuerca 23. Eje de levas
Elemento de bomba.- a) Embolo con rampa helicoidal y orificio. –b) Embolo con rampa helicoidal y ranura vertical. –c) Elemento de dos lumbreras:
1. Orificio de compensación.
2. Cilindro 3. Lumbrera de
entrada y retorno 4. Rampa helicoidal 5. Garganta helicoidal 6. embolo 7. Ranura vertical de
compensación 8. Lumbrera de
entrada 9. Garganta anular 10. Cámara de
compresión.
Suministro Suministro Suministro
nulo parcial máximo
1. Embolo 2. Rueda
dentada 3. Camisa de
regulación 4. platillo de
apoyo de muelle 5. Varilla de
regulación con cremallera
6. cilindro con dos lumbreras
7. Carrera útil
1. Racor de fijación de válvula 2. Guía del muelle de válvula 3. Muelle de válvula 4. Válvula de presión o impulsión. 5. Junta de válvula para el cierre de
alta presión. 6. Asiento de válvula 7. Cilindro de elemento. 8. Embolo 9. Rueda dentada 10. Talón del embolo 11. Platillo inferior de apoyo del
mueble. 12. Arandelas de ajuste 13. Camisa de regulación 14. Varilla de regulación con
cremallera. 15. Junta para el cierre de baja presión 16. Arandela del racor de unión.
Esta válvula se le puede llamar también como válvula de presión o distribución.
Misión:1. Producir una caída de presión en el
combustible de la tubería que provoque el cierre inmediato del inyector
2. conseguir que la tubería de presión mantenga llena de combustible a una presión remanente elevada, pero menor que la inyección.
a) 1ra fase b) 2da fase. c) Abiertade cierre de cierre
1. Porta válvula
2. Cono de
válvula
3. Collar
4. Ranura
anular
5. Vástago
6. Escotadura
longitudinal
1. Cuerpo inferior de la válvula
2. Cuerpo superior de la válvula
3. Racor de suministro
4. Junta de estanqueidad de alta presión.
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1. contrapeso; 2. disco de avance; 3. saliente del disco; 4. junta; 5. Carter del avance; 6. base del cuerpo; 7. pote de avance; 9. Tuerca; 10. pivote de articulación; 11. muelle; 12. junta; 13. disco calibrado.
1. Varilla de regulación 2. Horquilla de
articulación 3. Muelle de
compensación de holgura 4. Tuerca de ajuste. 5. Muelle de regulación 6. Masa centrifuga 7. Palanca acodada 8. Perno de mando 9. Deslizadera 10. Perno guía 11. Palanca de mando. 12. Palanca de
regulación 13. Colisa. 14. Palanca de ataque
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