home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar

Cámaras de combustión Diesel

Por cámara de combustión se entiende el volumen cerrado encima del pistón cuando se comienza la inyección de combustible, esto es, cuando el pistón está llegando al punto muerto superior en la carrera de compresión. En esta cámara ha sido confinado todo el aire que entró al cilindro durante la admisión en forma comprimida y por lo tanto muy caliente. Aquí es donde el inyector suministra el combustible.

En los motores Diesel juega un papel fundamental en el comportamiento y rendimiento del motor la forma y posición de la cámara de combustión.

Contenido del artículo
Inyección directa
Inyección directa típica
Cámara MAN o M
Inyección indirecta
En la práctica las cámaras de combustión pueden separarse en dos grupos, cada una de las cuales puede subdividirse en diferentes tipos:

Cámaras separadas, cámaras divididas o inyección indirecta.
  • Celda de energía.
  • Precámara.

Cámaras de inyección directa .
  • Inyección directa.
  • Cámara MAN o cámara M.

Veamos las diferencias básicas de los dos grupos principales, esto es, entre las cámaras de inyección directa y las separadas.

Inyección directa

En la figura de la derecha (figura 1) se muestra un esquema de una cámara de inyección directa con el pistón en la carrera de fuerza. En este caso el aerosol de combustible pulverizado se inyecta directamente sobre la cabeza del pistón, donde se ha practicado una oquedad de forma especial para producir turbulencia en el aire. En esta oquedad es donde se acumula casi todo el aire del cilindro cuando el pistón está en el punto muerto superior, por tal razón es común denominarla como cámara de combustión, aunque en realidad la verdadera cámara de combustión es todo el volumen cerrado sobre el pistón.

En el dibujo se ha representado el motor cuando ya el pistón está en la carrera de fuerza; en el punto muerto superior, el pistón está muy cerca de la superficie inferior de la culata o tapa y prácticamente el aire está dentro del hueco del pistón.

En este caso el incremento de presión se produce sobre el pistón, por lo que este recibe toda la fuerza generada por los gases, esto hace que sea un motor de funcionamiento brusco y ruidoso.

Como la cámara de combustión solo tiene una pequeña superficie refrigerada por agua (superficie de la culata) la pérdida de calor del aire comprimido es poca y estos motores tiene una gran facilidad de arranque en frío y son muy eficientes.

Hay dos tipos fundamentales de cámaras de inyección directa.
Inyección directa
Figura 1. Esquema de la inyección directa


Inyección directa típica

En el esquema que se muestra a la derecha (figura2) aparece un sistema de inyección directa típica. Note la forma de la oquedad practicada en el pistón terminada en una punta en el centro. Esta punta favorece el arranque en frío ya que se calienta notablemente durante la compresión. Observe también que los conductos de admisión están construidos para que produzcan un giro el aire de entrada, esto favorece la formación de la mezcla cuando se produce la inyección.

En este tipo de cámara es muy común que el inyector tenga mas de un agujero de inyección, en este caso 5, para distribuir bien el combustible en la cámara dentro del pistón.
esquema
Figura 2. Inyección directa clásica

Cámara MAN o M

Esta cámara de creación mas reciente es del tipo de inyección directa. Igual que en la inyección directa típica hay una oquedad en el pistón, pero en este caso es de forma esférica con una abertura a la cabeza del pistón. El inyector produce dos chorros de combustible, uno muy fino al centro de la cámara y otro mas grueso desviado dirigido a la pared de esta.

En esta cámara los conductos de admisión están diseñados para producir un fuerte giro del aire de entrada, este aire giratorio entra en la cámara esférica formando un ciclón que distribuye el chorro desviado como una fina capa de combustible en la pared de la cámara. De esta forma, el chorro central inicia la combustión y la pared caliente de la cámara en el pistón evapora rápida pero gradualmente la fina capa combustible al mismo tiempo que el ciclón de aire arrastra los vapores se mezcla con ellos y se inflama.

Estas características bien logradas producen un motor que tiene las ventajas de rendimiento y facilidad de arranque en frío de la inyección directa pero sin la brusquedad de trabajo de la inyección típica, el motor con cámara MAN es flexible, silencioso, eficiente y arranca bien en frío.
Cámara M

Figura 3. Cámara MAN típica

Inyección indirecta

En el caso de la cámara de combustión separada como la que se muestra a la derecha, la oquedad donde se acumula el aire en la carrera de compresión se ha practicado en la masa metálica de la culata, y la comunicación entre el volumen sobre el pistón y esta cámara es un pasaje relativamente estrecho. Este pasaje estrecho hace que el aire en la carrera de compresión, circule a alta velocidad hacia la cámara en un flujo muy turbulento que favorece la formación de la mezcla del aire y el combustible una vez comenzada la inyección.

Los gases a elevada presión producto de la combustión también tienen que pasar por este pasaje estrecho, por lo que van a parar a la cabeza del pistón con cierta gradualidad, que hace que las presiones máximas que tiene que soportar el mecanismo pistón-biela-manivela nos sean tal elevadas como en el caso de la inyección directa.

Estos motores son en general de un funcionamiento mas silencioso y elástico que los de inyección directa, pero el aumento del área de transferencia de calor (debido a la cámara) al agua de enfriamiento produce pérdidas y la eficiencia es menor así como se dificulta el arranque en frío.

Este problema del arranque en frío se resuelve con la utilización de unas resistencias eléctricas especiales colocadas dentro de la cámara de combustión separada, conocidas como bujías de precalentamiento.

Las fronteras entre los diferentes tipos de cámaras de inyeción indirecta no están bien definidos, hay motores donde prácticamente todo el aire termina en la cámara de la culata y la comunicación con la cabeza del pistón es muy estrecha, estos motores son típicamente muy elásticos y suaves en el funcionamiento y se les denomina sin duda motores de precámara. Hay otros, que la cámara de combustión está parcialmente en la culata y parcialmente en el pistón y el conducto de comunicación es relativamamente grande, aunque la inyección se realiza en la cámara de la culata, en este caso se les llama cámaras de celda de energía.

Puede asumirse entonces que hay diseños de motores que se acercan mas a un tipo que al otro y la denominación es por lo tanto algo ambigua.
Inyección indirecta
Figura 4. Cámara separada



Otros temas sobre el automóvil aquí.
Para ir al índice general del portal aquí.