Optimización del Ciclo Diésel y Sistemas de Inyección: Teoría y Medición de Potencia

Diagrama Abierto de la Combustión Diésel

En los motores diésel, durante la compresión, el aire alcanza una temperatura capaz de provocar el autoencendido del combustible que se inyecta en el momento oportuno. Para el estudio de la combustión, recurrimos al diagrama abierto (presiones y ángulos girados por el cigüeñal).

Si no se inyectase combustible, la compresión duraría hasta el punto “1”, a lo que seguiría la expansión hasta el punto “6”.

Fases del Proceso de Combustión

Si inyectamos combustible, aunque el aire esté a una temperatura superior a la temperatura de autoencendido del combustible, como este entra frío, tarda un cierto tiempo en calentarse hasta adquirir dicha temperatura. Este proceso se divide en varias fases:

1. Retardo de Autoencendido (Punto 1 a 2)

   Se produce el retardo de autoencendido (de 1 a 2). Este tiempo será distinto según la naturaleza del combustible, el proceso de inyección y la forma de la cámara de combustión.

   Para que el ciclo sea parecido al de Sabathé, la inyección se realiza antes del Punto Muerto Superior (PMA). Si el retardo al autoencendido es muy grande, habrá que dar mayor avance a la inyección.

2. Combustión Rápida (Punto 2 a 3)

   Cuando el combustible alcanza la temperatura de autoencendido (Punto 2) se inflama rápidamente, produciéndose una explosión. Esta explosión es más violenta cuanto mayor haya sido la cantidad de combustible acumulado o mayor haya sido el retardo al autoencendido. Si la presión resultante es muy elevada, se produce el fenómeno conocido como “Golpe Diésel”.

   El periodo de 2 a 3 corresponde a la combustión rápida.

3. Combustión Gradual (Punto 3 a 4)

   De 3 a 4, debido a la temperatura existente, el combustible arde a medida que penetra en el cilindro, elevando o manteniendo la presión según el émbolo se encuentre antes o después del PMA. Esta es la combustión gradual, que es la que corresponde verdaderamente al motor diésel.

4. Combustión Retardada y Expansión (A partir del Punto 4)

   A partir del Punto 4, todavía entran en combustión algunas partículas que, por su tamaño o porque aún se siga inyectando combustible, arden extemporáneamente (se le llama la combustión retardada).

   Una vez finalizada la combustión, se produce una expansión hasta el Punto Muerto Inferior (PMB).

Sistemas de Inyección: Mecánica vs. Electrónica

Inyección Mecánica

Se caracteriza porque la regulación es fija y viene determinada por la velocidad de giro y por la carga derivada. La longitud de los tubos tiene que ser igual para mantener la presión y el volumen de combustible inyectado.

Inyección Electrónica

La regulación es variable en duración e inyección. La presión es independiente de la velocidad de giro. Ofrece múltiples ventajas:

• Mejor diagnóstico del motor.
• Cálculo preciso de consumos.
• Mejor control de la mezcla aire-combustible.
• Control superior del rendimiento general del motor.

Freno de Prony

El Freno de Prony se utiliza para hallar la potencia efectiva de forma directa. Está constituido por los siguientes elementos:

• Una palanca dotada en una de sus extremidades de un dinamómetro o de un platillo en el que se pueden colocar pesos.
• La otra extremidad de la palanca lleva un par de zapatas de madera, entre las cuales se puede comprimir más o menos el eje del motor.

El contrapeso puesto en dicho extremo se utiliza para el equilibrio de la palanca entre los dos topes antes de efectuar la experiencia, aflojando para ello lo que convenga las tuercas de los tensores.