El ciclo Diesel del motor del automóvil

Los motores Diesel de automóviles son siempre de cuatro tiempos. Su ciclo de cuatro tiempos Diesel se efectúa de la siguiente forma que vamos a ver siguiendo las explicaciones correspondientes a las figuras de la 1 a la 4 y, como veremos, no es exactamente igual que el ciclo de cuatro tiempos de los motores de explosión. En primer lugar tenemos la figura 1 en donde se nos muestra un esquema muy simplificado de lo que es la arquitectura del motor. Podemos aquí reconocer el lugar ocupado por el cigüeñal (c) y por el pistón (p). También, en la parte alta del dibujo, tenemos la presencia de las dos válvulas, la de admisión (a) y la de escape (e). También se ha señalado el P.M.S. (punto muerto superior) y el P.M.I. (punto muerto inferior), cuya distancia entre ambos puntos constituye el total desplazamiento del pistón o, lo que es igual, la carrera del mismo.

Figura 1. Tiempo de admisión, primero del ciclo de cuatro tiempos. a, válvula de admisión. e, válvula de escape. c, cigüeñal. p, pistón. P.M.S., punto muerto supe­rior. P.M.I., punto muerto inferior.

Figura 2. Tiempo de compresión, segundo del ciclo de cuatro tiempos. Las dos válvulas permanecen cerradas.

Figura 3. Tiempo de combustión, tercero del ciclo de cuatro tiempos. 1, inyector lanzando el chorro de combustible.

Figura 4. Tiempo de escape, cuarto del ciclo de cuatro tiempos. Se abre la vál­vula de escape (e) y permanece cerrada la de admisión (a).

Admisión

Continuando con el dibujo A de la figura 1 tenemos que, inicialmente, el pistón se hallaba en el P.M.S. Al iniciar la carrera descendente se ha abierto la válvula de admisión (a) por medio de la cual se pone el interior del cilindro en contacto con el aire de la atmósfera. El pistón, al descender, produce una depresión en el interior del cilindro de modo que la presión atmosférica pasa a llenar de aire su volumen a medida que el pistón desciende.

Nos encontramos pues, en pleno cumplimiento del primer tiempo del ciclo, el que recibe el nombre de admisión. En el interior del cilindro el aire se encuentra a una presión ligeramente inferior a una atmósfera (1 kg/cm’ aproximadamente) y a una temperatura prácticamente igual a la que existe en el exterior (salvo un posible ligero calentamiento del aire en el momento de permanecer en el motor).

Este tiempo de admisión es parecido al tiempo del mismo nombre que se produce en el ciclo de cuatro tiempos del motor de explosión, con la sustancial diferencia de que el Diesel solamente admite aire mientras que el motor de explosión admite el aire mezclado con el combustible.

Compresión

Una vez llegado el pistón a su P.M.I. inicia forzosamente una nueva carrera, pero esta vez ascendente. La válvula de admisión se cierra y el cilindro queda estanco, de la forma que se indica en el dibujo A de la figura 2. Ahora, el aire se ve sometido a una progresiva compresión que llega a su punto culminante cuando el pistón alcanza su P.M.S., en la situación que se indica en el dibujo B. Este es el tiempo llamado de compresión.

El volumen del aire ha sido reducido entre 19 a 24 veces, según el tipo de motor, por cuyo solo hecho su temperatura se ha elevado a más de los 600 °C, mientras la presión que se ha de soportar ahora en el interior de esta parte alta del cilindro se encuentra en valores entre 40 a 50 atmósferas. Esta alta presión se debe no sólo a la compresión del aire sino también al aumento de la temperatura que tiende a dilatarlo. De ahí los altos valores obtenidos.

Combustión

El tercer tiempo del ciclo se representa en la figura 3. Ahora, cuando el aire está muy caliente y a alta presión, el inyector (I) recibe una orden automática mediante la cual inyecta una pequeña cantidad de gasóleo finamente pulverizada. Esta inyección es muy breve y se suele mantener alrededor de unos 30 o 35 grados de giro del cigüeñal. Cuando el combustible se encuentra en contacto con la alta temperatura del aire comprimido se inflama y comienza el tiempo de la combustión, tercero del ciclo. La presión reinante supera ahora los 80 kg/cm2 y el pistón es desplazado con gran fuerza hacia su P.M.I. Esta es la carrera de trabajo útil, aquella que sirve para dar al motor el verdadero impulso. En un motor Diesel la combustión se puede prolongar hasta muy cerca del P.M.I. a diferencia de lo que ocurre en el motor de explosión cuya combustión es más bien «explosiva» es decir muy rápida y breve.

Escape

El cuarto y último tiempo se realiza para expulsar o limpiar el cilindro de los residuos de la combustión. Ahora el aire ha perdido su oxígeno y las reacciones químicas de la combustión son incompatibles con una posible segunda utilización. Es necesario proceder al vaciado del cilindro para dejarlo en condiciones de repetir de nuevo el ciclo. En este caso nos encontramos con lo indicado en la figura 4 que corresponde al tiempo llamado de escape.

Al final del tiempo de combustión el pistón se halla en P.M.I. Ahora, cuando empieza a ascender es el momento en que se abre la válvula de escape. Al mismo tiempo que el pistón asciende va barriendo los gases quemados que salen al exterior a través del orificio que deja abierto la válvula de escape.

Cuando el pistón vuelve a descender nos encontramos de nuevo con la situación que comentamos en la pasada figura 1. Se abrirá ahora la válvula de admisión y volverá a entrar aire nuevo en el interior del cilindro. Los tiempos volverán a reproducirse nuevamente de la misma manera que hemos comentado. La constante producción de estos sincronismos determinará el constante funcionamiento del motor. Para cumplir con este proceso está claro que el motor Diesel necesita también contar con un árbol de levas que trabaja en condiciones similares a lo que fue descrito para los motores de explosión.