Tema del curso disponible en pdf. Sumario: Particularidades de los motores diésel. La refrigeración. El sistema de distribución. Sistema de encendido. Sistema de alimentación. Sistema de combustión. La bomba inyectora. Nuevos sistemas de inyección. Common rail o tubería común. Sistema de inyección Common rail. Gestión del motor common rail.
Course topic available in pdf. Summary: Particularities of diesel engines. The refrigeration. The distribution system. Ignition system. feeding system. combustion system. The injection pump. New injection systems. Common rail or common pipe. Common rail injection system. Common rail engine management.
CURSO ONLINE DE MECÁNICA PARA BOMBEROS
Motores diésel Common rail
PARTICULARIDADES DE LOS MOTORES DIESEL
La refrigeración
La refrigeración de un motor Diesel, “se realice por líquido o por aire”, ha de ser más eficaz que en un motor de explosión, porque alcanza temperaturas mas altas de funcionamiento (especialmente en la culata) siendo el método de refrigeración forzada por bomba el más usual.
La diferencia más apreciable respecto a un motor de explosión es el tamaño de los elementos, huecos de refrigeración del bloque sobredimensionados, ventilador, radiador y bomba de agua con mayor caudal.
El sistema de distribución
La potencia y número de revoluciones de un motor Diesel no suelen ser altas (excepto si se instala un turbocompresor), por lo que el sistema que más se utiliza es el O.H.V. (válvulas en culata y árbol de levas en el bloque) aunque el árbol de levas, se coloca alto sobre el bloque para que los empujadores no sean muy largos.
Las válvulas, y muy especialmente la de escape, necesitan una refrigeración mayor y para conseguirlo se fabrican huecas y rellenas de sodio.
Este material tiene un gran coeficiente de absorción de calor cuando pasa de estado sólido a líquido por la acción del calor.
Sistema de encendido
El motor Diésel no necesita la producción de chispa porque la inflamación se produce por el autoencendido del propio carburante al introducirlo en la cámara, al contacto con el aire comprimido a temperatura muy alta (de 700º a 900º) por lo que la relación de compresión en estos motores es muy alta (pueden llegar hasta un 24/1).
Sistema de alimentación
El Diésel prescinde de carburador, ya que para su funcionamiento, no necesitan mezclar aire y carburante antes de introducirlo en la cámara.
La inyección del gasóleo en la cámara es similar a la de gasolina, pudiendo ser de dos tipos: Mecánica y Electrónica.
Este circuito de alimentación se divide en dos:
1. CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN
Está compuesto por el depósito de carburante y la bomba de alimentación.
2. CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN
Por este circuito circula el carburante a gran presión con la finalidad de vencer la resistencia del muelle del Inyector. Esta elevación de presión se produce en la bomba de inyección.
Está formado por los siguientes elementos:
La bomba de inyección
- Trabaja a alta presión y es la que suministra el carburante a los inyectores para que a su vez lo introduzcan a los cilindros. Un motor diésel no lleva una válvula de mariposa que regule la entrada de aire que precisa la combustión.
- La cantidad de aire necesaria la proporciona la aspiración realizada por los mismos pistones, y el pedal del acelerador solo actúa sobre la bomba inyectora regulando la cantidad que se va a inyectar en el cilindro.
Canalizaciones
- Deben tener la misma longitud para todos los cilindros, y así conseguir que tengan los mismos tiempos de inyección.
Inyectores
- Los inyectores son los elementos encargados de introducir el combustible en la cámara de compresión.
Sistemas de combustión
Para mejorar la combustión y, por tanto el rendimiento del motor, en los motores diésel, tanto la cámara de combustión como, en ocasiones, la cabeza del pistón, se diseñan para favorecer la unión del aire y del carburante.
Dependiendo del sistema que se utilice, en el interior del cilindro, se montan unos calentadores llamados “bujías de calentamiento” o también llamadas “bujías bipolares” que recogen electricidad de la propia batería, cuando se acciona la llave de contacto. Estas bujías calientan el aire contenido en la cámara, facilitando la inflamación del combustible al contacto con el aire calentado.
Todos los sistemas de inyección diésel son multipunto (un inyector para cada cilindro) y la inyección es continua. En función del lugar donde se produzca la inyección, existen dos tipos de inyección.
LA BOMBA INYECTORA
Para quemar 1 litro de gasoil se necesitan 25.000 litros de aire, por lo que, por cada litro de aire que se introduzca en el motor debe introducirse la cantidad justa de 0,04 g de gasóleo.
Para respetar esta proporción, la bomba inyectora y todo el sistema de alimentación de un motor Diesel, deben realizar las siguientes condiciones:
- Aporte de la Dosis exacta de la cantidad de carburante que se ha de introducir en cada inyector en función al número de revoluciones del motor.
- La distribución de una misma cantidad de combustible en cada uno de los cilindros en un tiempo reducido y en el momento adecuado.
Según la disposición de sus elementos y la manera de distribuir el carburante, las bombas de inyección se clasifican en dos.
NUEVOS SISTEMAS DE INYECCIÓN
Debido al aumento del uso de motores DIESEL tanto en la automoción industrial como en el transporte privado, como en usos agrícolas, estos motores han sufrido una constante evolución, especialmente en su rendimiento energético, primero mediante la sobrealimentación por TURBOCOMPRESOR, más tarde por la refrigeración del aire de admisión por el INTERCOOLER.
• En lo referente a los sistemas de combustión primero apareció la inyección DIRECTA imponiéndose sobre la indirecta.
La aparición de diferentes normativas sobre emisiones contaminantes y la restrictiva legislación en este campo, han dado lugar a un esfuerzo de los departamentos de I+D por parte de los fabricantes.
Se han centrado en la alimentación multiválvulas y en la presión de los sistemas de inyección.
Se trata de llenar las cámaras de combustión con más aire, descargarlos rápidamente en el tiempo de escape y obtener así una mayor PRESIÓN, Y PULVERIZACIÓN del combustible.
Los esfuerzos se centran en la disminución de emisiones de óxido de nitrógeno, partículas, y dióxido de carbono.
Para alcanzar éstos objetivos se ha hecho imposible continuar con bombas rotativas y lineales mucho menos. Por ello en los últimos años se han ido introduciendo nuevos sistemas de inyección.
COMMON RAIL O TUBERÍA COMÚN
Es un sistema de alimentación, para motores diésel de inyección directa, cuya principal ventaja es la de aumentar la potencia del motor reduciendo considerablemente el consumo de carburante a igualdad de potencia.
Su funcionamiento se basa en mantener una presión de inyección elevada, independientemente de la velocidad del motor.
El sistema de common-rail o conducto común es un sistema electrónico de inyección de combustible para motores diésel de inyección directa en el que el gasóleo es aspirado directamente del depósito de combustible a una bomba de alta presión y ésta a su vez lo envía a un conducto común para todos los inyectores y por alta presión al cilindro.
Generalidades del sistema de inyección COMMON RAIL
- La inyección se realiza a través de un acumulador común.
- El sistema para la generación de la presión y el de control de la inyección se encuentran separados.
- Se consiguen mayores presiones en la inyección independientemente de las vueltas del motor.
- Todo el sistema es gestionado íntegramente por una Unidad Electrónica de Control, conocida como ECU.
- Los inyectores llevan acoplado un bobinado y un electroimán que mediante un conductor les pone en contacto directo con la Unidad Electrónica de Control.
Gestión del motor por este sistema
El funcionamiento del motor está gestionado por un dispositivo de inyección electrónica de alta presión denominado “calculador”que recoge toda la información referente a:
- Posición en la que se encuentra el pedal del acelerador.
- Revoluciones del motor.
- La posición en la que se encuentra el cigüeñal.
- Nivel del caudal de aire admitido.
- Temperatura del líquido refrigerante.
- La presión a la que se encuentra el combustible.
- La propia presión atmosférica.
- La posición del árbol de levas.
Todas estas informaciones son recogidas por una Centralita Electrónica o Unidad Electrónica de Control (ECU) y en función a la información recibida, abre más o menos tiempo los inyectores, permitiendo el paso del carburante.
Además de las anteriores funciones el calculador y para evitar la velocidad excesiva del motor, cuando éste llega a 5000 RPM corta la presión de alimentación del combustible. Si las revoluciones aumentan por encima de las 5400 desactiva la bomba auxiliar y los inyectores.
La Bomba de alta presión manda de forma continua combustible a un depósito donde se produce sobreacumulación, lo que permite mantenerlo a una presión final de entre 1.400 - 1.600 bares, hasta 2.500 bares en algunos motores actuales.
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