Principios básicos de los motores diesel

A partir de este artículo se comenzará a publicar  una serie sobre  “MECANICA Y GESTION ELECTRONICA DE MOTORES DIESEL  AB026

A modo de INTRODUCCION

Los motores diesel utilizados en vehículos de turismo en los últimos años han experimentado grandes cambios, éstos apuntan básicamente a tener un motor más limpio en emisiones contaminantes según normas establecidas para estos motores, además mejorar el rendimiento y suavidad de marcha como lo es en las versiones de gasolina. Para ello los fabricantes han destinado recursos, incorporando nueva tecnología al motor, tanto en la parte mecánica,
sistema de inyección y en la gestión electrónica. Esta ha dado como resultado que la mayoría de las marcas hoy en día tengan versiones con motor diesel.
El grupo VW no ha estado ajeno a este cambio construyendo motores con inyección indirecta que cumplen con la norma actual de nuestro mercado y motores con inyección directa, este último es el motor que mas se ha desarrollado ya que existe dos variantes:

• Motores TDI
• Motores SDI

La versión SDI sólo esta disponible en motores de cuatro cilindros, sin embargo la versión TDI la encontramos en motores de tres cilindros, cuatro cilindros, V6 , V8 y actualmente la insignia de la ingeniería VW el V10. El sistema de inyección utilizado para estos motores son.

• Bomba rotativa
• Inyector bomba
• Common Rail

Objetivos 
Los lectores serán capaces de:

1. Clasificar y analizar los diferentes sistema de inyección y gestión del motor diesel
2. Diagnosticar posibles averías que pueden darse en estos sistemas
3. Dominar la metodología para la reparación de averías.

Los motores Diesel trabajan según el método de combustión desarrollado hace más de cien años por Rudolf Diesel, quien dio su nombre a este procedimiento e hizo la siguiente descripción del mismo:

• Mediante el trabajo de compresión de un pistón, el aire contenido en un cilindro se calienta tan fuertemente, que sobrepasa muy rápidamente la temperatura de encendido del combustible utilizado. Las compresiones de los modernos motores diesel alcanzan valores entre 30 y 60 bares, calentándose el aire comprimido a temperaturas entre 700 y 900 grados centígrados.
• En estas condiciones, se introduce en el aire calentado, combustible lo mas finamente dosificado posible, con lo cual se obtiene una rápida gasificación y por otra parte se inicia su autoencendido.
• El pistón empujador recibe la presión del calor generado en la combustión, lo que le obliga a generar trabajo.

Hoy en día sigue siendo válida esta descripción para los motores diesel de fabricación actual.
Frente al motor de gasolina el diesel presenta la gran ventaja de ser mas efectivo. Puede convertir en potencia hasta el 40% de la energía potencialmente contenida en el gasóleo. El motor de gasolina alcanza solo un 30%.
El inconveniente radica en que originalmente estos motores eran pesados, lentos y ruidosos, características estas que hicieron que solo se utilizaran en motores industriales y vehículos pesados.
A lo largo del tiempo se han reducido notablemente estos inconvenientes siendo generalizada la utilización de estos motores en vehículos de turismos.

1.1.- Tipos de motores diesel

A diferencia del motor de gasolina, en el diesel se forma la mezcla siempre en la cámara de combustión.

Por tanto, la configuración de la cámara de combustión constituye una característica decisiva para la potencia del motor. Hay muchas variantes, sin embargo, se emplean generalmente dos ejecuciones.

Inyección indirecta
En la inyección indirecta, se inyecta el combustible en una cámara que se encuentra en la culata. (Por ejemplo cámara de turbulencia, precámara).
Esta cámara está unida con el cilindro mediante un pequeño canal.
Al comprimirse el aire, una parte, asciende por el conducto hasta la precámara, produciendo una elevada turbulencia. En el momento que se inyecta el combustible, comienza la combustión en la precámara. A través del conducto de la precámara, se propaga la combustión hacia el cilindro.
La ventaja de este sistema está en que en la precámara se producen mayores turbulencias que proporcionan una buena mezcla de combustible y aire. De este modo es posible una combustión más progresiva, disminuyéndose así las vibraciones y ruidos.

El inconveniente está en que el consumo aumenta.

Inyección directa
En estos sistemas se inyecta el combustible directamente sobre la cabeza del pistón donde se encuentra tallada la cámara de combustión.
Gracias a la cámara de combustión compacta, se logra un mejor aprovechamiento de la energía del combustible y por lo tanto un menor consumo.
Una desventaja de este sistema es que, al aumentar la presión con suma rapidez después del encendido, se producen los típicos ruidos del motor diesel. A fin de reducir los ruidos en los turismos, se han desarrollado una serie de medidas de diseño adicionales, como por ejemplo el canal de admisión de paso espiral para una formación más fina de la mezcla.

1.3.- Tipos de inyección directa utilizados

Actualmente se utilizan tres sistemas diferentes de inyección en los motores con inyección directa en el grupo VW.

Estos son:

• Sistema con bomba rotativa.
• Sistema con inyector bomba.
• Sistema Common Rail.

Las características principales de estos sistemas se describen a continuación.

Sistema con bomba rotativaLa bomba aspira el combustible del depósito, crea la alta presión de inyección y la distribuye hacia el inyector de cada cilindro mediante unas tuberías.
Básicamente tenemos dos tipos de bombas. La VP 37 para motores de cuatro cilindros (tanto TDI como SDI) y la VP 44 para motores V6.

Las dos bombas generan y distribuyen la alta presión de inyección hacia los cilindros, la diferencia interna, reside en la forma de generar la presión y regular la cantidad de combustible a inyectar.
La VP37 genera aproximadamente 950 bares, mientras que la VP44 genera 1200 bares. Aparte la regulación del dosificador es por medio de un servomotor en la primera y por una electroválvula en la segunda.

Sistema con inyector bomba
Cada cilindro tiene su propia bomba, de forma que el inyector y la bomba son una misma pieza. El árbol de levas, a través de una leva especial, se encarga de empujar un émbolo en el inyector y con ello crear la presión de inyección. La presión llega a alcanzar los 2050 bares. Una bomba previa y un conducto de distribución del combustible hacia los inyectores completan el sistema. Cada inyector bomba dispone de una electroválvula, la cual es excitada eléctricamente por la unidad de control del motor, con el fin de regular la cantidad de combustible a inyectar en cada cilindro, así como para determinar el momento de la inyección.

Este sistema se utiliza tanto en motores de tres como de cuatro cilindros.

Sistema Common Rail
Al Common Rail también se le da el nombre de sistema de inyección con acumulador.
La generación de la presión y la inyección del combustible se realizan de forma separada en el sistema Common Rail.
Una bomba de alta presión, alojada por separado, genera una presión continua. Esta presión se acumula en un conducto (Rail) y se suministra a los inyectores a través de tubos de inyección cortos.
La unidad de control del motor gestiona la cantidad y el momento de la inyección a través de válvulas
electromagnéticas en los inyectores.
Este sistema se utiliza actualmente en los motores V8 TDI.

A continuación se muestra una gráfica comparativa de la presión de inyección de los diferentes sistemas de inyección empleados.

1.4.- Designación y nivel de desarrollo de los motores diesel
Los diferentes motores se agrupan por series o niveles de desarrollo.
Este dato se indica por medio de las letras EA.

EA = «Entwicklungs-Auftrag » = Orden de desarrollo.

A continuación se proporciona una breve información general sobre las diferentes series de motores diesel del Grupo Volkswagen.

Los motores diesel de cuatro cilindros se dividen en las siguientes series:

• Los motores de cámara de turbulencia EA 086.
• Los motores de inyección directa EA 180.

Una característica principal de estas series reside en el árbol intermediario, que se encarga de impulsar
las bombas de aceite y vacío.
Con el lanzamiento de la nueva categoría de vehículos pertenecientes a la plataforma A, en el año
1996,se procedió a revisar los motores EA 180. De aquí ha surgido la serie de motores EA 188.
Las principales características que diferencia a los motores EA 188 de los EA 180 son:

• Se ha suprimido el árbol intermediario.
• La bomba de aceite es accionada por el cigüeñal a través de una cadena.
• La bomba de vacío va montada en la culata y accionada por el árbol de levas.
• La carcasa del filtro de aceite en posición vertical.
• La bomba del líquido refrigerante integrada en el bloque.
• El termostato también va integrado en el bloque.
• Conjunto soporte de alojamiento pendular para los motores.

Dentro de esta serie EA 188, se encuentran tanto los motores de cuatro cilindros con bomba rotativa, como los motores con inyector bomba de cuatro y de tres cilindros.

Otra serie de motores están constituidas por la mecánica de 5 cilindros en linea EA 381 y el motor

V6-TDI EA330, que fue lanzado en 1997.