¿Busca aumentar la potencia y el par de su motor diésel? Existen grandes diferencias en el funcionamiento de un motor diésel en comparación con uno de gasolina, y es importante comprenderlas antes de empezar a ajustarlo.
En este artículo: Encendido por chispa vs. encendido por compresión | Comparación del funcionamiento de un motor de cuatro tiempos | Relaciones aire-combustible y control de par | El proceso de combustión diésel | Resumen
Encendido por chispa vs. encendido por compresión
Si bien ambos tipos de motores comparten muchas similitudes mecánicas, la forma en que se inicia la combustión dentro del cilindro es completamente diferente, y esto tiene implicaciones importantes para el ajuste.
La diferencia más significativa entre los motores de gasolina y diésel reside en el proceso de encendido de la mezcla aire-combustible. Un motor de gasolina funciona mediante un proceso de encendido por chispa, con bujías ubicadas en la cámara de combustión que inician la combustión de una carga de aire-combustible premezclada.
Un motor diésel, por otro lado, funciona mediante un proceso de encendido por compresión. En lugar de depender de una bujía, el calor generado durante la compresión enciende el combustible una vez inyectado en el cilindro. Esta dependencia del calor de compresión es la característica que define el funcionamiento de un motor diésel.
Comparación del funcionamiento con diésel y gasolina
Al igual que los motores de gasolina, la mayoría de los motores diésel de automóviles funcionan según el principio de cuatro tiempos. Estos son los tiempos de admisión, compresión, potencia y escape, cada uno ocupando 180 grados de rotación del cigüeñal. Esto significa que un ciclo completo requiere que el cigüeñal gire dos veces, o 720 grados.
Sin embargo, existen algunas diferencias clave entre el funcionamiento con gasolina y con diésel.
Durante la carrera de admisión de un motor de gasolina, una mezcla de aire y combustible entra en el cilindro. En un motor diésel, solo se introduce aire durante esta carrera.
En la carrera de compresión, la carga de aire se comprime. A medida que aumenta la presión, la temperatura también aumenta significativamente. Los motores diésel utilizan relaciones de compresión mucho más altas que los motores de gasolina, comúnmente entre 15:1 y 20:1 o superiores. Estas altas relaciones de compresión son necesarias para generar la temperatura necesaria para la ignición del combustible.
Cerca del final de la carrera de compresión, el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión a través de un inyector montado en la culata. Una vez inyectado, la combustión comienza debido a la alta temperatura del aire comprimido, y no por ningún tipo de chispa.
Las carreras de potencia y escape se desarrollan de manera similar a un motor de gasolina, con los gases de combustión en expansión empujando el pistón hacia abajo antes de ser expulsados a través del sistema de escape.
Relaciones aire-combustible y control de par
Una de las mayores diferencias operativas entre los motores de gasolina y diésel está relacionada con cómo se controla el par.
Dado que los motores de gasolina operan dentro de un rango de relación aire-combustible relativamente estrecho, típicamente entre 0,6 y 1,3 lambda, el par se controla ajustando el flujo de aire a través de un cuerpo de mariposa, y el combustible se ajusta en consecuencia. Los motores diésel funcionan de forma muy diferente, ya que pueden funcionar con fiabilidad en un rango de relación aire-combustible extremadamente amplio y pobre, desde lambda 1,0 hasta lambda 10 o inferior.
Por ello, los motores diésel no requieren un cuerpo de aceleración para controlar el par. En cambio, el par se controla simplemente ajustando la cantidad de combustible inyectado. Para reducir el par, se inyecta menos combustible.
Dicho esto, cabe aclarar que muchos motores diésel modernos incluyen un cuerpo de aceleración, pero este no se utiliza para modular el par. En cambio, facilita el apagado del motor y la recirculación de los gases de escape.
Desde la perspectiva del ajuste, esta diferencia es crucial. En los motores de gasolina, el funcionamiento con mezcla pobre a alta carga puede ser peligroso y puede impedir un encendido adecuado. En los motores diésel, ocurre lo contrario. Las mezclas pobres son normales y seguras, mientras que las mezclas excesivamente ricas aumentan el par motor, el calor y las emisiones.
El proceso de combustión diésel
Los motores diésel common rail modernos funcionan a presiones de combustible extremadamente altas, y no es raro encontrar presiones cercanas a los 220 megapascales, lo que equivale aproximadamente a 32 000 psi. Esta alta presión cumple varias funciones importantes:
- El combustible debe inyectarse contra una presión muy alta en el cilindro cerca del punto muerto superior (PMS). Para lograrlo, la presión del combustible debe superar la presión del cilindro para crear la diferencia de presión necesaria.
- La ventana de inyección disponible es muy pequeña, por lo que la alta presión permite entregar rápidamente el volumen de combustible requerido sin tiempos de apertura del inyector excesivamente largos.
- La alta presión mejora la atomización del combustible. Las gotas de combustible más pequeñas se vaporizan con mayor rapidez y se encienden con mayor eficiencia, mejorando así la calidad de la combustión.
Resumen
Los motores de gasolina y diésel comparten ciclos mecánicos de cuatro tiempos similares, pero difieren fundamentalmente en cómo se inicia y controla la combustión.
Los motores de gasolina se basan en el encendido por chispa, operan dentro de un rango estrecho de relación aire-combustible y controlan el par mediante el flujo de aire mediante un cuerpo de mariposa. Los motores diésel se basan en el encendido por compresión, operan con mezclas extremadamente pobres y controlan el par únicamente mediante la cantidad de combustible.
Comprender estas diferencias es esencial antes de intentar ajustar cualquier tipo de motor, ya que las estrategias y los riesgos involucrados son fundamentalmente diferentes.
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