Ciclo Diesel

¿Qué es el Ciclo Diesel?

Es el ciclo de un tipo de motor de combustión interna, en el cual el quemado del combustible es accionado por el calor generado en la primera compresión de aire en la cavidad del pistón, en la cual entonces se inyecta el combustible.

Partes del Motor Diesel

Ciclo Diesel TeóricoEl ciclo Diesel de cuatro tiempos consta de las siguientes fases:

1. Admisión•En este primer tiempo el pistón

efectúa su primera carrera o desplazamiento desde el PMS al PMI, aspirando sólo aire de la atmósfera.

•El aire pasa por el colector y la válvula de admisión, que se ha abierto instantáneamente, permaneciendo abierta, a fin de llenar todo el volumen del cilindro. •La muñequilla del cigüeñal gira 180º. •Al llegar al PMI se supone que la válvula de admisión se cierra instantáneamente.

La admisión puede ser representada por una isóbara pues se supone que el aire ingresa sin rozamiento por los conductos de admisión, por lo que se puede considerar a la presión constante e igual a la presión atmosférica.

2. Compresión•En este segundo tiempo todas las

válvulas están cerradas y el pistón se mueve hacia arriba en el cilindro comprimiendo el aire. •A medida que se que comprimen las moléculas de aire, aumenta la temperatura considerablemente por encima de los 600°C. •La muñequilla del cigüeñal gira otros 180º y completa la primera vuelta del árbol motor.

Durante esta carrera el aire es comprimido hasta ocupar el volumen correspondiente a la cámara de combustión y alcanza presiones elevadas. Se supone que por hacerse muy rápidamente no hay que considerar pérdidas de calor, por lo que esta transformación puede considerarse adiabática.

3. Combustión:• Al final de la compresión con el pistón en

el PMS se inyecta el combustible en el interior del cilindro con la bomba de inyección a una presión elevada.

• El combustible, debido a la alta presión de inyección sale pulverizado, se inflama en contacto con el aire caliente, produciéndose la combustión del mismo.

• Durante este tiempo el pistón efectúa su tercer recorrido y la muñequilla del cigüeñal gira otros 180º.

Durante el tiempo que dura la inyección, el pistón inicia su descenso, pero la presión del interior del cilindro se supone que se mantiene constante, debido a que el combustible que entra se quema progresivamente a medida que entra en el cilindro, compensando el aumento de volumen que genera el desplazamiento del pistón. Esto se conoce como retraso de combustión.

4. Expansión: •Sólo en esta carrera se

produce trabajo, debido a la fuerza de la combustión que empuja el pistón y la biela hacia abajo, lo que hace girar el cigüeñal, así la energía térmica  se convierte en energía mecánica. 

Al terminar la inyección se produce una expansión adiabática hasta el volumen específico que tenía al inicio de la compresión, pues se supone que se realiza sin intercambio de calor con el medio exterior. La presión interna desciende a medida que el cilindro aumenta de volumen.

5. Escape:•Durante este cuarto tiempo, el

pistón que se encuentra en el PMI es empujado por el cigüeñal hacia arriba forzando la salida de los gases quemados a la atmósfera por las válvulas de escape abiertas.

• La muñequilla del cigüeñal efectúa otro giro de 180º, completando las dos vueltas del árbol motor que corresponde al ciclo completo de trabajo.

• En el punto 4 se abre la válvula de escape y los gases quemados salen tan rápidamente al exterior, que el pistón no se mueve, por lo que se considera un proceso a volumen constante. La presión en el cilindro baja hasta la presión atmosférica y una cantidad de calor no transformado en trabajo es cedido a la atmósfera.

• El recorrido del pistón de 1 a 0 se realiza a presión constante, pues se desprecia el rozamiento de los gases quemados al circular por los conductos de escape. Al llegar a 0 se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión para iniciar un nuevo ciclo.

Diferencias entre los Ciclo Diesel y Otto

Ciclo Otto Ciclo Diesel

Llamado también ciclo de encendido por chispa, este el proceso se realiza a volumen constante.

Se le conoce como ciclo de encendido por compresión y se realiza a presión constante.

La eficiencia es mayor, cuanto más elevado sea la relación de compresión.

La eficiencia es siempre menor a la de un ciclo Otto para la misma relación de compresión, si este es mayor que la unidad.

Ciclo Otto Ciclo Diesel

En la Admisión

Se succiona una mezcla de aire combustible en la cámara de combustión.

Solamente se succiona aire puro.

En la Compresión

El pistón comprime la mezcla aire -combustible.

El pistón comprime el aire para aumentar la presión y temperatura.

En la Combustión

La bujía eléctrica enciende la mezcla comprimida.

El combustible al mezclarse con el aire caliente se enciende debido al calor generado a alta presión.

En el Escape

No hay diferencia, en ambos casos el pistón fuerza a los gases de escape a salir del cilindro por la válvula de escape.