Mecanica diesel

 
Combustión en motores Diesel
 
Los fenómenos que llevan a la combustión en un motor Diesel comienzan cuando, al final de la compresión (recuérdese que en un motor Diesel sólo se comprime aire), estando el aire a una presión que en motores fuertemente sobrealimentados (como los Diesel de hoy en día) puede ser de unos 80 bares, y temperaturas de 1000 K, se empieza a inyectar el combustible,como se observa en la figura 1, donde se ven multitud de gotitas de combustible que entran en contacto con el aire caliente.
 
Cuando el combustible penetra en ese ambiente, inmediatamente comienza a vaporizarse, porque además es inyectado en gotas muy pequeñas, y se empieza a formar una nube de aire y combustible vaporizado. Es la región gris de la figura 2. Nos encontramos con una situación quenos resulta familiar... ahí empiezan a producirse choques entre moléculas, y a generarse radicales. Pasado un cierto tiempo, esa nube entra en ignición, e instantáneamente se quema una cierta cantidad de combustible, convirtiéndose en la zona roja de la figura 3.
 
Eso es una explosión, una combustión que se llama de premezcla, en la que se libera bastante energía en poco tiempo. Lógicamente, latemperatura de esa zona sube mucho, y hay una subida de presión bastante brusca, que es la responsable del ruido, más bien del traqueteo, del motor Diesel. A plena carga, ahí se quema entre un 20 y un 40% del combustible, entre lo que explota en la primera ignición y lo que ya está vaporizado y reacciona rápidamente.
 
A continuación, nos encontramos con que hay en la cámara gotas líquidas decombustible, y otras que aún se pueden seguir inyectando, rodeadas de aire y gas residual de la combustión de premezcla a alta temperatura.
 
En esas condiciones, aumenta la tasa de vaporización de las gotas combustible, y el vapor que sale de la gota se difunde por la cámara. En cuanto encuentra oxígeno, reacciona y se quema. Es la segunda fase de la combustión e el motor Diesel, la combustiónde premezcla, que está esquematizada en la figura 4. Es una combustión mucho más lenta, y está gobernada por la tasa de inyección que se tiene, la tasa de vaporización de las gotas y la facilidad con que el vapor encuentre oxígeno (que no siempre ocurre).
 
Visto cómo se realiza la combustión, podemos comentar ciertos aspectos de la misma que se traducen en características intrínsecas del motorDiesel:
 
En principio, puede ser conveniente, para reducir el ruido generado por el motor, que la cantidad de combustible quemada por premezcla sea lo más pequeña posible. Ya se ha comentado que es la causante del ruido del motor Diesel. Para ello, se utilizan distintas técnicas; la más común consiste en, con bastante adelanto respecto a la inyección principal, inyectar una pequeña cantidad decombustible, que se quemará relativamente pronto. Así, cuando se inyecte el resto, se encontrará con un ambiente mucho más agresivo, tanto térmica como químicamente (la cámara se ha sembrado de radicales). Las nuevas gotas se evaporarán rápidamente y reaccionarán sin producir grandes elevaciones de presión. Incluso, en motores de última generación, lo que se hace es la preinyección, y despuésvarias inyecciones parciales, controlando así la tasa de quemado y por tanto la liberación de energía, consiguiendo una sustancial reducción del ruido y las vibraciones.
 
Otro tema de gran importancia en la combustión del motor Diesel es el diámetro de las gotas de combustible cuando se inyectan en la cámara, relacionado con el tamaño de los orificios del inyector y con la presión de inyección.
 Una gota muy grande tardará más tiempo en evaporarse, y por tanto se acumulará mucho combustible antes de explotar y la premezcla será más intensa. Además, la combustión por difusión se prolongará más en el tiempo, lo que después veremos que puede no ser bueno. También habrá problemas para que en la difusión el combustible encuentre oxígeno.
 
Un problema típico de los Diesel de Inyección...