Motor diesel
El motor diésel , llamado así por Rudolf Diesel , es un motor de combustión interna en el que la ignición del combustible se produce por la elevada temperatura del aire en el cilindro debido a la compresión mecánica; por lo tanto, el motor diesel es el denominado motor de encendido por compresión (motor CI). Esto contrasta con los motores que utilizan bujía -encendido de la mezcla aire-combustible, como un motor de gasolina ( motor de gasolina ) o un motor de gas (utilizando un combustible gaseoso como el gas natural o el gas licuado de petróleo ).
Los motores diésel funcionan comprimiendo solo aire o aire más gases de combustión residuales del escape (conocido como recirculación de gases de escape (EGR)). El aire se introduce en la cámara durante la carrera de admisión y se comprime durante la carrera de compresión. Esto aumenta la temperatura del aire dentro del cilindro hasta tal punto que el combustible diesel atomizado inyectado en la cámara de combustión se enciende. Al inyectarse el combustible en el aire justo antes de la combustión, la dispersión del combustible es desigual; esto se llama una mezcla heterogénea de aire y combustible. El par que produce un motor diésel se controla manipulando la relación aire-combustible (λ) ; en lugar de estrangular el aire de admisión, el motor diésel se basa en alterar la cantidad de combustible que se inyecta, y la relación aire-combustible suele ser alta.
El motor diesel tiene la mayor eficiencia térmica ( eficiencia del motor ) de cualquier motor de combustión interna o externa práctico debido a su relación de expansión muy alta y su mezcla pobre inherente que permite la disipación de calor por el exceso de aire. También se evita una pequeña pérdida de eficiencia en comparación con los motores de gasolina de inyección no directa, ya que el combustible no quemado no está presente durante la superposición de válvulas y, por lo tanto, no pasa combustible directamente desde la admisión/inyección al escape. Los motores diésel de baja velocidad (como los que se utilizan en barcos y otras aplicaciones en las que el peso total del motor es relativamente poco importante) pueden alcanzar eficiencias efectivas de hasta el 55 %. [1] ElLa turbina de gas de ciclo combinado (ciclo Brayton y Rankin) es un motor de combustión más eficiente que un motor diesel, pero, debido a su masa y dimensiones, no es adecuado para vehículos, embarcaciones o aeronaves.
Los motores diesel pueden diseñarse como ciclos de dos tiempos o de cuatro tiempos . Originalmente se usaron como un reemplazo más eficiente para las máquinas de vapor estacionarias . Desde la década de 1910, se han utilizado en submarinos y barcos. Más tarde siguió su uso en locomotoras, autobuses, camiones, equipo pesado , equipo agrícola y plantas de generación de electricidad. En la década de 1930, lentamente comenzaron a usarse en algunos automóviles . Desde la década de 1970, ha aumentado el uso de motores diésel en vehículos de carretera y todo terreno más grandes en los EE. UU. Según Konrad Reif (2012), la media de la UE para los coches diésel representa la mitad de los coches de nueva matriculación.[2]
Los motores diésel más grandes del mundo puestos en servicio son motores diésel marinos de dos tiempos y 14 cilindros; producen una potencia máxima de casi 100 MW cada uno. [3]
En 1878, Rudolf Diesel , que era estudiante en el "Polytechnikum" de Munich , asistió a las conferencias de Carl von Linde . Linde explicó que las máquinas de vapor son capaces de convertir solo entre el 6% y el 10% de la energía térmica en trabajo, pero que el ciclo de Carnot permite convertir mucha más energía térmica en trabajo mediante cambios isotérmicos en la condición. Según Diesel, esto encendió la idea de crear un motor altamente eficiente que pudiera funcionar en el ciclo de Carnot. [8] Diesel también estuvo expuesto a un pistón de fuego , un iniciador de fuego tradicional que utiliza adiabáticos rápidos .principios de compresión que Linde había adquirido del sudeste asiático . [9] Después de varios años de trabajar en sus ideas, Diesel las publicó en 1893 en el ensayo Theory and Construction of a Rational Heat Motor . [8]
Eficiencia efectiva 16,6%
Consumo de combustible 519 g·kW −1 ·h −1
Potencia nominal 13,1 kW
Eficiencia efectiva 26,2%
Consumo de combustible 324 g·kW −1 ·h −1 .