Comparacion motor gasolina y diesel

1 Bombas Lineales Mecánicas Capítulo 1

COMPARACIÓN ENTRE EL PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR A GASOLINA CON EL PRINCIPIO DEL MOTOR DIESEL

A pesar de que estos principios han sido debidamente estudiados y conocidos, vamos a revisarlos nuevamente para entender estas similitudes y diferencias. El motor a gasolina admite una mezcla aire‐combustible durante el ciclo de Admisión, mezcla que es comprimida en la cámara de combustión durante la segunda etapa del motor. Al final del recorrido del pistón, una "chispa eléctrica" salta entre los electrodos de una bujía, la misma que inicia la inflamación de la mezcla y en este momento la expansión de los gases combustionados empujan al pistón con gran fuerza hacia el PMI. Luego los gases quemados serán evacuados por la válvula de escape en el cuarto ciclo. En el caso del motor diesel, solamente se admite aire en el primer ciclo, aire que es comprimido en el segundo ciclo, elevándose la temperatura y la presión. Poco antes de que el pistón llegue al PMS, la bomba de inyección envía un "chorro" de combustible (diesel) a alta presión y las moléculas del combustible pulverizado se inflaman al contacto con las moléculas del aire comprimido, produciéndose la expansión de los gases, que se encargan de empujar al pistón hacia el PMI. La fuerza de esta combustión es mucho mayor que la fuerza de la combustión del motor a gasolina, debido a que la relación de compresión es mayor y por lo tanto la fuerza de la expansión de los gases también lo son. Por esta razón este motor diesel puede generar alta Potencia, pero especialmente alto Torque y debido a estas particularidades se lo ha instalado especialmente en Vehículos Comerciales, es decir en Buses, Camiones, Equipo Caminero, Equipo Agrícola y en usos Industriales. Observemos el trabajo de un motor diesel con bomba lineal en lal siguiente imagen.


GENERALIDADES

Es sabido que el Motor Diesel, a diferencia del motor a Gasolina, tiene índices de compresión mucho más elevados, con una presión dentro de la Cámara de combustión entre 30 hasta 45 bar. de promedio. Esta alta compresión del motor eleva considerablemente la temperatura dentro de la cámara, llegando a valores entre los 700 hasta los 900 Grados Celsius y hasta mayores en algunos casos. Es tan alta la temperatura, que si se inyecta el combustible diesel dentro del aire caliente que se ha comprimido, este combustible automáticamente se enciende, sin necesidad de una chispa eléctrica, como lo requiere el motor a Gasolina. este combustible inyectado necesitará por lo tanto ser dosificado con gran exactitud, para lograr obtener con ello el mayor rendimiento del motor, alta potencia y torque durante su funcionamiento, así como la menor cantidad de gases combustionados y no combustionados que puedan contaminar la Atmósfera. Para lograr estos objetivos se necesitan los siguientes parámetros:

a. Una correcta distribución de la inyección dentro de la Cámara. b. Exactitud en la dosificación del combustible inyectado. c. Perfección en la relación de la mezcla aire‐combustible. d. Exactitud en el punto de encendido del motor, así como exactitud del adelanto en cada

etapa de aceleración del motor. e. Una relación perfecta de la inyección, correspondiente a todos los parámetros de

aceleración y a las necesidades del motor.

Desde la década de los Setenta, este motor Diesel empezó a aplicarse e instalarse con mayor ímpetu no solamente en los Vehículos Comerciales, sino también en los Vehículos de Pasajeros, ya que se podían aprovechar sus grandes ventajas, y como unas de las principales el Alto Torque y la


gran economía de combustible, comparándolo con las prestaciones que ofrece el Motor a Gasolina. Como antecedentes negativos podemos mencionar que el motor Diesel se ha caracterizado por emitir bastante humo y gases contaminantes que se dirigían hacia la Atmósfera, parámetros negativos para ser utilizadas en los vehículos de Pasajeros, pero la utilización de innumerables mejoras tecnológicas de los Sistemas de Inyección Diesel han logrado vencer estas dificultades y se ha conseguido diseñar motores de alta calidad con bajas emisiones contaminantes.

SISTEMAS DIESEL UTILIZADOS EN LOS MOTORES

Los sistemas tradicionales de Inyección Diesel con Bombas Lineales se han ido perfeccionando gracias a la aplicación de controles Electrónicos, tanto en estas Bombas como en las Bombas Rotativas, hasta llegar a una completa tecnificación con sistemas completamente Electrónicos. Es muy importante anotar que al ser inyectado el combustible dentro de la cámara, las moléculas del mismo deberán mezclarse rápidamente con las moléculas del comburente, es decir con el aire aspirado por el motor, de tal manera que la combustión sea lo más pareja posible dentro de la superficie de empuje en el pistón. El tiempo que requiere el diesel para auto inflamarse es de aproximadamente 0.001 segundos, por lo que es muy importante que las moléculas del combustible abarquen una gran área, mezclándose convenientemente con las moléculas del aire. También es importante anotar que, para que se realice una buena mezcla aire combustible y esta se pueda combustionar completamente, será necesario inyectar el combustible con gran exactitud dentro de la cámara de combustión del motor y en el momento más oportuno.


Adicionalmente decimos que la temperatura interna permitirá una buena combustión, por lo que se debe aprovechar al máximo esta particularidad; de esta parte se encarga la relación de compresión del motor, mientras que la exacta dosificación del combustible se encarga la bomba de inyección. Cuando el motor trabaja en revoluciones mínimas (Ralentí) podemos decir que el punto de inyección (principio de envío) tendrá que estar algunos grados antes de que el pistón llegue al Punto Muerto Superior, ya que el tiempo que requiere el Diesel para inflamarse será igual al tiempo en que el pistón llegue hasta este punto en su giro continuo.

Pero con el incremento de las revoluciones, la bomba de inyección deberá encargarse de anticiparse (adelanto) con el inicio de la inyección, para compensar la velocidad de giro del motor, o lo que es lo mismo, la velocidad en la que el pistón llegue al Punto Muerto Superior. De este anticipo también se encarga la Bomba de Inyección, adelantando su principio de inyección con respecto a su posición original de sincronización. Como último punto podemos mencionar que, algunas condiciones especiales hacen necesaria una modificación en el caudal o punto de inyección, como por ejemplo durante el arranque, diferentes alturas sobre el nivel del mar, en donde la cantidad de moléculas de aire son mayores si el nivel es menor, requiriendo mayor caudal de inyección, así como compensación por carga del Turbo, ya que este llena al motor con mayor cantidad de aire que el aspirado. Estas condiciones especiales deben ser corregidas por la bomba de inyección, para poder obtener con estas variantes una adecuada mezcla dentro de la cámara y la mayor potencia del motor.

EL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DEL COMBUSTIBLE

El combustible diesel es almacenado en un depósito, lugar del cual la bomba de alimentación o bomba de transferencia lo succiona y elevando la presión aproximadamente entre 2,5 hasta 5 bar


lo envía hasta los filtros. En ellos el combustible es filtrado y enviado hacia la cámara de presión constante de la bomba de inyección.

LA BOMBA DE ALIMENTACIÓN Y TRASNFERENCIA

Como la Bomba de Inyección necesita ser alimentada de combustible, una bomba de alimentación se encarga de succionar el combustible desde el depósito, lo filtra y alimenta a la cámara de presión constante, alimentando de esta forma a todos y cada uno de los cilindros o elementos de la Bomba Inyectora. Esta bomba mecánica es impulsada por una excéntrica del mismo eje de levas de la bomba de inyección, la cual empuja a un propulsor de rodillos. Este transmite el movimiento a través de un vástago, para que sea empujado el pistón de la bomba, pistón que es el encargado de crear aspiración en una cámara, transferir a una segunda cámara y luego enviarla o comprimirla hacia la cámara de alimentación de los cilindros. Decimos que es una bomba de transferencia, ya que primeramente se transfiere el combustible a una segunda cámara, para que el muelle calibrado sea el encargado de presionarlo hacia la cámara de alimentación de los elementos.


TRABAJO DE LA BOMBA DE TRANSFERENCIA

Esta bomba, accionada mecánicamente por el eje de levas de la misma bomba de Inyección lineal, dispone del sistema mecánico para generar succión del combustible, transferir la presión a la cámara superior y luego enviar esta presión hasta la bomba de inyección. Este proceso se produce debido al empuje de la excéntrica del eje de levas de la bomba sobre el propulsor, este sobre el vástago y finalmente este transmite el empuje hasta el pistón de la bomba de transferencia. También esta bomba dispone de un pistón o bomba manual que realiza el trabajo de forma similar, pero utilizando un pistón que se lo debe empujar y halar de forma manual. Esta bomba manual sirve especialmente en los casos que se necesita realizar los mantenimientos, purgados del sistema, debido a que el motor en estos casos está en reposo y por lo tanto no existe empuje del eje de levas de la bomba de inyección lineal.


LOCALIZACIÓN DE LA BOMBA DE TRANSFERENCIA

En la siguiente figura podemos apreciar la localización de la bomba de transferencia, adosada al cuerpo de la bomba de inyección lineal. En la entrada de combustible de la bomba de transferencia se instala un filtro fino que logra retener las impurezas venidas del depósito, evitando con ello que estos elementos y suciedades primarias puedan dañar a los elementos internos de la bomba de transferencia. Este filtro puede ser fácilmente retirado para limpiarlo y sacar el agua que se puede depositar en él.

BOMBA DE TRANSFERENCIA DE DOBLE EFECTO

Al revisar el trabajo de la bomba de transferencia anterior pudimos notar que el recorrido "útil" del pistón para enviar el combustible es solamente el ascendente, recorrido que al mismo tiempo


sirve para succionar al combustible en su cámara inferior. Para aprovechar de mejor manera a la bomba de transferencia, se han diseñado bombas mejoradas, que logran entregar el combustible tanto en la carrera ascendente como en la descendente del pistón y para ello se han instalado cuatro válvulas en lugar de las dos válvulas de la bomba anterior. Podemos ver en el video que durante ambos recorridos se está succionando al combustible de la cámara de aspiración y se produce la presión y envío en la cámara de presión.

PARTES DE LA BOMBA DE TRANSFERENCIA

Para entender de mejor manera el trabajo de la bomba de alimentación o de transferencia del combustible, revisemos a todas y cada una de las partes que la constituyen. Como podremos notar, debido a que el buen trabajo de la bomba depende de la calidad de sus partes, las pequeñas tolerancias entre ellas y de una buena hermeticidad de su ensamble, todos los racores y tapones tienen rodelas de cobre o aluminio, que se encargan de sellar efectivamente, evitando con ello la fuga del combustible, pero especialmente evitando la entrada de aire al sistema.


SISTEMA DEL FILTRADO DEL COMBUSTIBLE

Habíamos mencionado que uno de los elementos más dañinos de todo sistema de inyección, tanto a gasolina como a diesel, es la suciedad en el combustible. Sabemos también que el diesel, además de combustible es un buen lubricante de las partes móviles tanto de la bomba de transferencia, de los elementos de la bomba de inyección y de los inyectores. Todos ellos tienen pequeñas tolerancias, a veces de no más de 2 a 3 centésimas de milímetro (0,02‐0,03 mm.), por lo cual se hace imponderable el uso de buenos elementos filtrantes, que sean capaces de retener estas impurezas, ya que de no hacerlo debidamente, los pueden dañar y desgastar prematuramente.


FILTROS Y FLUJO DEL COMBUSTIBLE

En el caso de la mayoría de los sistemas de bombas lineales se dispone de dos tipos de filtros conectados uno a continuación del otro. El primer filtro retiene las primeras impurezas, es decir las más gruesas, pasando el combustible previamente filtrado hasta el segundo filtro. En el segundo filtro de combustible se retienen las pequeñas impurezas de hasta 2 a 3 micrones, es decir toda la suciedad y los elementos abrasivos del combustible no pasarán hasta los elementos de la bomba de inyección. En el cuerpo del filtro se ha instalado un tornillo de purgado, para poder retirar la entrada de aire en el sistema de combustible de baja presión, especialmente en casos de necesidad de mantenimientos.


Para realizar un debido mantenimiento y cuidados del sistema de combustible, los filtros están diseñados como cartuchos recambiables, alojados dentro del cuerpo, o simplemente son cartuchos de filtrado que se enroscan en una base metálica. El papel de filtrado es un papel fino microporoso, que logra retener las más finas impurezas del combustible que circula a través de él.

Para mantener al papel microporoso indeformable, este está enrollado alrededor de un soporte interno perforado y en sus extremos superior e inferior se han instalado las tapas metálicas que lo soportan. El tiempo que puede filtrar un elemento depende de la calidad del papel, de la cantidad arrollada y de la calidad del combustible que deberá ser filtrado.

En los sistemas diesel más modernos se han diseñado otras opciones de filtros, todos ellos buscando mejorar la calidad del combustible y proteger con ello a los elementos del sistema de inyección, es decir a la bomba y a los inyectores del motor en el cual van instalados. Para ello se instalan filtros con "trampas de agua", que no son más que recipientes que permiten alojar en la parte baja del combustible al agua que se puede condensar en él, ya que como sabemos, el agua es más pesada que el diesel. Justamente en la parte baja del recipiente se ha instalado un sensor, el cual detecta esta presencia peligrosa y dañina para los elementos de la bomba y de los inyectores y un tornillo para purgarla.


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