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Jasel Roberto Villarreal Daz

La tecnologa diesel y el motor TDI de 1.9 lts.

Este artculo corresponde al captulo 1 del Manual Combo titulado: El Sistema de Inyeccin Electr-nica TDI (motor 1.9 litros: Eurovan, Jetta A4 y Bora A5). Adems de un DVD con procedimientos en vivo y animaciones explicativas, este manual incluye la si-guiente informacin (entre otra):

Diagramas elctricos, tablas de pines y nomenclaturas

Bloques de valores y datos en lnea para el diagnstico con escner

Instrucciones para el ajuste de los inyectores bomba Cuadro general de los sensores e inyectores Esquemas y pruebas del sistema de combustibleLa idea del Manual Combo es ofrecer una edicin que lo mismo sirva al estudiante que al tcnico mecnico en el taller, y la combinacin de manual impreso, con DVD es ideal, porque a la vez que ofrece un aprendi-zaje terico-prctico, con animaciones y explicaciones diversas, brinda la informacin de consulta que se re-quiere en el taller.

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Rudolf Christian Karl Diesel y el primer motor diesel

Figura 1.1

La tecnologa diesel y el motor

TDI 1.9 lts.

En este captulo veremos cmo funciona un motor diesel, as como las especificaciones del motor TDI 1.9 lts., usado en los vehculos Eurovan, Jetta A4 y Bora A5. Tambin explicaremos el principio de funcionamiento del catalizador, un dispositivo fundamental en el control de emisiones dainas. Cabe sealar que, en el caso de este motor, se utiliza un convertidor cataltico de dos vas.

Generalidades

Un motor diesel es un motor trmico de combustin interna, porque el encendido se produce por la alta temperatura del aire comprimido en el cilindro, y no por una chispa, como en el caso del motor de ciclo Otto, en el que el aire y el combustible se mezclan antes de entrar en la cmara de combustin.

Este motor toma su nombre de su in-ventor, Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913), un ingeniero alemn que patent su invento en 1892 y lo dio a conocer en la Feria Internacional de Pars, en 1900, en una poca en la que an no dominaba ninguna tecnologa automotriz (existan vehculos a vapor, elctricos y a gasolina). Diesel consi-der utilizar aceites de palma de coco como combustible, y de hecho su motor mostr ser ms eficiente que las tecnologas de vapor y de gasolina en cuanto a potencia, y ms econmico por la posibilidad de usar aceites minerales. Figura 1.1.

El nombre de Diesel tambin se aplica al combustible: diesel, tambin denominado gasoil o gasleo, un comburente que puede obtenerse a partir del petrleo crudo (petrodiesel) o a partir de aceites vegetales (biodiesel). Es un lquido de color blancuzco o verdoso de una densidad de 0,850 g/cm3 (el agua tiene una den-sidad de 100 g/cm3); est compuesto fundamentalmente por pa-rafinas. Su poder calorfico es de 8,800 kcal/kg. (un 10% ms que la gasolina).

Captulo 1

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El diesel puede costar mucho menos de lo que cuesta la gaso-lina, con la ventaja de que su rendimiento es mayor.

Principio de funcionamiento del motor diesel

El ciclo diesel de los motores utilizados en automviles consta de cuatro tiempos: compresin, admisin, inyeccin o fuerza y escape. Y, como ya mencionamos, la diferencia fundamental con el motor desarrollado por el tambin ingeniero alemn Nikolaus August Otto (1832-1891), es que no necesita la chispa de la buja para generar la explosin interna en el cilindro. Vea la figura 1.2.

Compresin El pistn se mueve de PMI a PMS y el volumen del cilindro se re-duce entre 17 y 23 veces. Como todo el volumen del cilindro queda dentro de la cmara de compresin y la protuberancia del pistn, al subir el pistn se reduce el volumen y se produce una alta fric-cin del aire, creando presiones de compresin que van de 25 a 30 bares o atmsferas (362 a 435 PSI), provocando entonces que el aire comprimido alcance temperaturas superiores a los 440 C.

AdmisinEl pistn se mueve del Punto Muerto Superior (PMS) al Punto Muerto Inferior (PMI) y con ello aspira aire. El aire genera un tor-

Figura 1.2

Compresin del aire Admisin de aire

Aire

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Inyeccin o fuerza

bellino dentro del cilindro debido a la forma del pistn, del tubo de admisin y del asiento de la vlvula.

Inyeccin o fuerzaEl combustible es inyectado en dos fases dentro de la cmara, a una presin mxima de 2,050 bares (29,700 PSI).

Al encontrar aire con cerca de 900C, el combustible altamente pulverizado por la alta presin, se inflama sin necesidad de chispa elctrica; esto, a su vez, da origen a una alta presin, por lo que el pistn es empujado hacia abajo por la fuerza de la expansin de los gases, con una potencia de alrededor de dos toneladas.

EscapeUna vez agotada la fuerza de la expansin de los gases quemados, y que el pistn ha llegado al PMI, comienza entonces su recorrido hacia el PMS. Unos grados antes de esta accin, comienza a abrir-se la vlvula de escape y los gases quemados son barridos hacia el exterior del motor, por el movimiento del pistn desde PMI a PMS. As termina el ciclo del motor diesel.

Datos tcnicos generales del motor TDI 1.9 lts.

El motor TDI 1.9 lts. se caracteriza por una serie de ventajas tec-nolgicas en cuanto a potencia, consumo de combustible, emisio-

Escape

Video 1El ciclo de los cuatro tiempos en un motor diesel

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nes de escape y sonoridad. Dichas ventajas dependen crticamente de una preparacin adecuada de la mezcla aire-combustible.

Estos motores precisan de sistemas de inyeccin que puedan generar altas presio-nes de inyeccin para conseguir una pulve-rizacin muy refinada del combustible, y que puedan controlar con la debida exactitud el comienzo de la inyeccin y la cantidad in-yectada. Esto se logra mediante un sistema de inyector bomba gestionado a travs de vlvulas electromagnticas.

La tecnologa que agrupa en una misma unidad mecnica a la bomba de inyeccin y al inyector, eliminando as a las tuberas de alta presin, se ha utilizado desde los aos 1950 en motores diesel para camiones y bar-cos, pero su implantacin en automviles, en la dcada 1990, ha sido fruto de la co-laboracin entre las empresas Volkswagen y Robert Bosch AG.

En la tabla 1.1 se muestran los princi-pales datos tcnico del motor TDI 1.9 lts.

Figura 1.3 Convertidor cataltico usado en los motores TDI 1.9 lts.

DATOS TCNICOS GENERALES DELMOTOR TDI 1.9 LITROS

Arquitectura 1.896 cc Motor de 4 cilindros en lnea

Vlvulas por cilindro 2

Dimetro de cilindros 79.5 mm

Carrera 95.5 mm

Relacin compresin 17.5 : 1

Potencia mxima 74 kW (100 HP) a 3500 rpm

Par mximo 240 Nm (177 L/P) a 2000 rpm

Combustible Disel de 48 cetanos

Tratamiento de gases de escape EGR

Catalizador De oxidacin

Norma gases de escape LEV 1

Tabla 1.1

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Figura 1.4 Reacciones qumicas producidas por un convertidor cataltico

Combustible inyectado:HC HidrocarburosS Azufre

Aire aspirado:O2N2H2O

OxgenoNitrgenoAgua(humedad del aire)

Gases de escape:

COHCSO2NOxPM

Monxido de carbonoHidrocarburosDixido de azufrexidos ntricosPartculas de holln

O2N2H2OCO2

OxgenoNitrgenoAguaDixido de carbono

(PM = ingls particulate matter)

aprox. 67%

aprox. 12%

SO2CO2

O2

H2ON2

aprox.10%

aprox.0,3%

aprox.11% PM

HC

NOX

CO

Las emisiones diesel y el catalizador

Una de las preocupaciones de los gobiernos, de los ambienta-listas y de la industria automotriz, es el control de las emisiones contaminantes que produce un motor de combustin interna. Y si bien por aspirar mucho aire los motores diesel tienden a pro-ducir menos emisiones nocivas, aun es necesario incorporar sis-temas y dispositivos que permitan reducir al mnimo esos gases. Precisamente, uno de estos elementos es el catalizador de dos vas usado en los motor TDI 1.9 lts. de VW. Figura 1.3.

El convertidor catalticoEs un elemento que contribuye a la reduccin de los gases noci-vos, por medio de materiales cermicos a los que se les ha incor-porado pequeas cantidades de metales como platino y paladio, que actan como catalizadores. Un catalizador es una sustancia que acelera o facilita una reaccin qumica. Figura 1.4.

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Capacataltica

CO2 H2OCO2

PMHCCO

Video 2La catlisis por oxidacin

Video 3Funcionamiento del catalizador oxidante

Figura 1.5 La funcin de la capa cataltica

El monxido de carbono (CO) y los hidrocarburos (HC) son gases que perjudican la salud, pero si se los oxida, cambian sus propiedades y ya no provocan daos. Es lo que hace un catalizador.

Por medio del calor del escape, el platino y el paladio pueden hacer que a las molculas nocivas se les agregue oxgeno, y as es como se lleva a cabo la oxidacin.

Por ejemplo, las molculas de CO se convierten en CO2 (es decir, de monxido de carbono, letal para la salud, a bixido de carbono, elemento que usan las plantas). Dicho en otras palabras, el catalizador est diseado para que las molculas nocivas reci-ban oxgeno y formen molculas no dainas, que al ser emitidas al ambiente no causen dao a los seres vivos. Figura 1.5.