Pequeño análisis del funcionamiento del motor de combustión interno.

1. MOTOR DE COMBUSTIÓN

2. El motor diesel es un tipo de motor de combustión interna que utiliza como combustible
gasóleo siguiendo el ciclo termodinámico Diesel. Su rendimiento real es de entre un 35% y un
40% y es muy utilizado para propulsar vehículos.
Historia
El motor diesel fue inventado por el ingeniero Alemán Rudolf Diesel, que patentó en 1892 en
Alemania, Suiza, Reino Unidos y Estados Unidos. El motor Diesel es probado en 1903 por
Rudolf Diesel, Adrian Bouchet y Frederic Dyckhoff en un canal francés.
Principio de operación
Su funcionamiento es muy similar a un motor de gasolina de cuatro tiempos. Se deja entrar
aire dentro de un cilindro vía una válvula de admisión. Un pistón o émbolo comprime el aire y,
en la máxima compresión, introducimos carburante mediante un inyector o atomizador. De
manera espontánea se produce una combustión, el aumento de la temperatura y la presión,
empuja el pistón siendo el momento en que obtenemos trabajo. Una vez finalizada la
combustión, el pistón vuelve a comprimir los gases que son expulsados del cilindro por la
válvula de escape. El cilindro vuelve a expandirse para dejar espacio y aspirar más aire y repetir
el ciclo.
La característica más relevante del ciclo diesel es que al combustionar, la expansión de los
gases es a presión constante. Esto se consigue con la adición de más combustible mientras la
combustión se está realizando. Cuando el pistón es empujado por la expansión de los gases, se
sigue inyectando combustible hasta la mitad del recorrido.
Ventajas y desventajas respecto a los motores de gasolina
En los motores de gasolina se inyecta el carburante de un solo golpe y se hace explotar, gran
parte de la energía se escapa en forma de calor por las paredes ya que no tiene tiempo de
empujar el pistón. En el diesel, la combustión es más continuada. La "pedalada" es más
seguida en el recorrido, no tan brusca, mejorando notablemente el rendimiento.
En los motores de gasolina, el combustible se mezcla con el aire antes de entrar en la cámara
de combustión. La temperatura del cilindro no puede ser muy alta, ya que la mezcla se
inflame. Los motores diesel no tienen esta limitación y la temperatura de la combustión es más
alta. Notar que el rendimiento de un motor térmico depende de la máxima temperatura del
ciclo.

3. A pesar de tener un buen rendimiento por ciclo, la potencia de un motor diesel queda limitada
por las pocas revoluciones por minuto rpm que produce. La expansión a presión constante
requiere un cierto tiempo, imposibilitando que los motores vayan más allá de las 3.500 rpm.
La otra característica que los diferencia de los motor Otto es la necesidad de que el
combustible se inflame espontáneamente al ser comprimido. Lo que conlleva una relación de
compresión de 17 a 25 (los de gasolina unos 5). El volumen confinado del cilindro se reduce 20
veces al avanzar el pistón.
Grandes relaciones de compresión implican un gran esfuerzo y estrés en los componentes del
motor, los cuales se deben reforzar y sobredimensionar resultando en un incremento del peso
del motor.
Combustibles utilizados
El combustible utilizado, puede ser gasóleo o fuel-oil, aceites tratados (biodiésel) o polvo de
carbón. Deben ser combustibles que se inflaman espontáneamente al someterse a grandes
presiones.
Aplicaciones
Históricamente los motores diesel se han utilizado en industria pesada (camiones,
ferrocarriles, barcos, carros blindados ...). Lugares donde el ahorro en peso de combustible
justifica un incremento en peso de motor. También destacar la seguridad en accidentes al no
ser directamente inflamable y la fiabilidad.
Mejoras técnicas
Pero en los últimos años han experimentado un gran crecimiento en el sector automovilístico e
interés en el aeronáutico deportivo (<500cv). Dos avances tecnológicos son responsables de
este cambio:
Inyección electrónica: la inyección del combustible en la cámara de combustión siempre ha
sido el gran problema a resolver. Para dar una idea, tenemos que inyectar 200 veces por
segundo, unos pocos miligramos de carburante a una presión de 20 atmósferas (la que
obtenemos a 200 metros por debajo del mar). La cantidad de combustible debe ser
estequiométricamente precisa, con un error de 0,01 miligramos, para no generar malas
combustiones, cantidad que depende de la presión, temperatura de entrada, revoluciones del
motor, etc. Es tal la dificultad técnica que a menudo las supuestas ventajas de los motores
diesel han quedado anulados por la imposibilidad de obtener una correcta inyección del
combustible. Desde los años 90 hay una generación de inyectores gestionados
electrónicamente, capaces de cumplir con más precisión y en un rango más amplio de
condiciones. De muchos sistemas desarrollados, destacan el "common rail".

4. Turbocompresor: si comprimimos el aire a la entrada del pistón, podremos introducir más
cantidad de aire y quemar más combustible por ciclo, aumentando la potencia con las mismas
rpm. Obviamente el motor debe ser reforzado estructuralmente, pero los motores diesel ya lo
son por propia necesidad. Este dispositivos eran costosos de construir, mantener y gestionar, y
sólo eran utilizados en motores de altas prestaciones (aviones militares, coches deportivos ...).
Con la mejora de materiales, técnicas y gestión electrónica, se han popularizado. Hoy en día
casi todos los diesel cuentan con turbo-compresores, equiparándolos a los motores de
gasolina en la relación peso / potencia.