Motor diésel

A patente sobre o motor de Rudolf Diesel do 23 de febreiro do 1893.

O motor diésel ou motor de ignición por compresión é un motor de combustión interna inventado polo enxeñeiro alemán Rudolf Diesel (1858-1913), no que a inflamación do combustíbel se fai polo aumento na temperatura provocado pola compresión da mestura inflamábel. Na cámara de combustión chea de ar comprimido inxéctase un aceite no momento de máxima compresión, a alta temperatura fai que o aceite se vaporice e se inflame. Desenvolveu ese método cando perfeccionaba motores para substituír as máquinas a vapor.

Tecnoloxía

Non existe propiamente un invento dun motor de aceite diésel, o que existe é a adecuación dun motor convencional, de catro tempos ou dous tempos, para un sistema de alimentación por inxección, en vez de aspirado e ausencia completa do sistema de ignición eléctrica. O ar é admitido e comprimido nun cilindro atinxindo mais de 600 °C (a temperatura dun gas está ligada á presión pola Lei de Gay-Lussac). Entón, no momento en que se crea a chispa "no punto morto superior" nun motor a gasolina, nun diésel é inxectado o combustíbel a alta presión directamente na cámara de combustión, o combustíbel vaporízase e comeza a combustión.

Cando o tempo está frío, o ar ao ser comprimido pode non atinxir a temperatura suficiente para a primeira ignición mais eses obstáculos desapareceron en virtude das inxeccións electrónicas directas e a maior rotación do motor de partida. Nos modelos antigos ou en lugares moi fríos adóitase usar buxías nun tubo de admisión para minimizar ese efecto mentres que algúns motores estacionarios aínda usan buchas de fogo e a partida é feita con manivelas.

Tradicionalmente o ciclo diésel utilizábase en motores grandes e de poucas rotacións por minuto, que utilizaban un ciclo de dous tempos (principalmente en navíos e camións). Nos automóbeis úsase un ciclo de catro tempos.

O ciclo Diesel ideal

Ver o artigo principal Ciclo Diesel

P-v Diagrama do ciclo diésel ideal. O ciclo vai de 1 a 4 en sentido antihorario.

Na imaxe vese o diagrama P-v do ciclo diésel ideal, onde P é a presión e v o volume específico. O ciclo diésel ideal consta dos seguinte pasos:

• De 1 a 2 compresión isentrópica (azul)
• De 2 a 3 aquecemento a presión constante reversíbel (vermello)
• De 3 a 4 expansión isentrópica (marelo)
• De 4 a 1 arrefriamento reversíbel a volume constante (verde)
• O traballo en (W_in) realízao o pistón comprimindo o fluído
• A calor (Q_in) apórtaa a combustión do combustíbel
• O traballo en (W_out) efectúao o fluído ao se expandir
• A calor (Q_out) evacúase co ar de expulsión.

O combustíbel utilizado actualmente polos motores diésel é o gasóleo (o invento orixinal rodou con aceite vexetal), un hidrocarburo obtido a partir da destilación do petróleo a temperaturas de 250 °C a 350 °C. Recentemente, o diésel de petróleo está sendo substituído polo biodiesel e por aceite vexetal a partir de tecnoloxías de conversión, que son fontes de enerxía renovábel.

Onde se ten feito máis evolución neste tipo de motorización máis eficiente que o seu conxénere a gasolina é no campo da inxección directa, especialmente nas de alta presión como o inxector-bomba e o "common-rail", que posibilitan a obtención de máis potencia e aínda menor consumo e menos ruído de funcionamento.

Funcionamento

O ciclo real dun motor diésel segue cunha razoábel aproximación o ciclo teórico composto polas evolucións:

1. Compresión isentrópica
2. Parte de introdución de calor a volume constante (isócora) e parte de introdución de calor a presión constante (isobárica)
3. Expansión isentrópica
4. Rexección de calor a volume constante (isócora)

Este ciclo, tal como se describe, chámase Ciclo mixto. Cando a totalidade da enerxía é introducida a presión constante o ciclo chámase Ciclo diésel.

O ciclo iníciase co émbolo no punto morto superior (PMS). A válvula de admisión está aberta e o émbolo ao descer aspira o ar para dentro do cilindro.

O émbolo atinxe o punto morto inferior (PMI) e iníciase entón a compresión. A temperatura do ar dentro do cilindro aumenta substancialmente, o que é fundamental para a ignición nun motor diésel.

Pouco antes do PMS o combustíbel comeza a ser inxectado en finas gotículas co propósito de se vaporizar facilmente e, en mestura co ar quente, acaba por autoinflamarse. A combustión é controlada pola taxa de inxección de combustíbel. O combustíbel comeza a ser inxectado un pouco antes do PMS debido ao feito de tardar tempo en vaporizarse e mesturarse co ar (atraso físico) e tardar un determinado tempo até se autoinflamar (atraso químico). Estes atrasos son designados globalmente por atraso à inflamación. A diferenza entre ou ángulo de cambota do PMS e o do inicio de inxección chámase avance á inxección.

A expansión comeza aínda durante a fase de combustión. Antes de finalizar o tempo de expansión, ábrense as válvulas de escape.

O ciclo termina coa fase de escape, na que os gases de combustión son expulsados do cilindro.

Véxase tamén

Outros artigos

• Ciclo Diesel

Ligazóns externas

• Motor Diesel

Motor de combustión interna
Motores de combustión interna alternativos		Motores de combustión interna rotativos
Motor diésel	Motor de explosión	Motor Wankel	Turbina de gas