Factores que influyen en el arranque de los motores Diesel
El arranque de los motores Diesel se produce por la autoinflamación del combustible inyectado como un aerosol en el cilíndro cuando el pistón se acerca al punto muerto superior.
Para garantizar esta autoinflamación el aire en el interior del cilindro al momento de la inyección debe estar lo suficientemente caliente para evaporar el combustible e incendiarlo.
La autoinflamación del combustible al momento de la inyección está determinada por tres factores básicos:
Temperatura del aire en el interior del cilíndro cuando se comienza la inyección.
Volatilidad y facilidad de inflamado del combustible.
Calidad de la inyección.
Facilidad de inflamación Esta característica del combustible se valora con el Número de Cetano, de forma que a mayor número de cetano, mayor facilidad de inflamación.
En los países donde las temperaturas del invierno pueden llegar a valores muy bajos (temperaturas bajo 0) generalmente en el mercado existen diferentes tipos de combustible Diesel con mayor o menor número de cetano para ser usado en las diferentes épocas del año y así facilitar el arranque.
En los casos de temperaturas exteriores bastante por debajo de 0 grados Celsius el combustible Diesel puede adquirir cierto carácter de gel, lo que impide su adecuado paso por los filtros, no llega a la bomba de inyección e imposibilita el arranque. Aun cuando el combustible no esté gelificado en el tanque, puede hacerlo al ser inyectado en aerosol dentro del cilindro y entrar en contacto con las paredes sumamente frías de la cámara de combustión, generando una combustión ineficiente con la posibilidad de daño potencial a la culata y bujías de precalentamiento del motor. Si se sospecha que el combustible puede potencialmente gelificarse por las bajas temperaturas puede agregarsele aditivos que reducen la gelificación que se expenden en el mercado. Si se ha gelificado ya, lo mejor es cambiar los filtros y calentar ligeramente el tanque de combustible antes de intentar el arranque.
Temperatura del aire.
En la temperatura final del aire durante la carrera de compresión influye varios factores entre los que están:
Forma de la cámara de combustión.
Temperatura del motor.
Temperatura del aire de admisión.
Hermeticidad de la cámara de combustión.
Velocidad de rotación durante el arranque.
Veamos ahora algunos detalles de cada uno de los factores.
Forma de la cámara de combustión Durante la carrera de compresión el aire contenido en el cilindro se comprime fuertemente y esta compresión hace que aumente su temperatura. Este aire comprimido está confinado al volumen sobre el pistón y en contacto con las superficies que forman este volumen, de manera que puede transferir parte del calor generado a esas superficie si están mas frías, como es el caso del arranque del motor frío.
Para garantizar las menores pérdidas de calor durante la compresión y así lograr el arranque del motor, la superficie de la cámara de combustión debe ser la menor posible.
La utilización de la inyección directa reduce notablemente la superficie de la cámara de combustión con respecto a los motores de cámara separada, y por este motivo, estos motores tienen un arranque en frío mas seguro, pudiendo llegar a arrancar sin grandes dificultades a temperaturas cercanas a los 0 grados Celsius, sin necesidad de dispositivos calentadores, mientras que los motores de inyección indirecta generalmente requieren de dispositivos precalentadores aun en condiciones de temperatura ambiente de mas de 30 grados Celsius.
Temperatura del motor.Resulta evidente que las pérdidas de calor a través de las paredes de la cámara de combustión durante la compresión tratadas en el punto anterior, son mayores a medida que el cuerpo del motor esté más frío, por eso, el arranque del motor que ha permanecido en reposo durante muchas horas se dificulta un tanto mas que el del que está aun caliente por el trabajo previo. Todos los motores Diesel arrancan bien con el motor caliente sin ayuda de elementos precalentadores.
Temperatura del aire de admisión Cuando el aire de admisión esta muy frío, la temperatura final de este en el momento de la inyección no llega a los valores que se alcanzan con el aire de admisión mas cálido. La temperatura final puede no ser suficiente para la inflamación del combustible.
Hermeticidad de la cámara de combustión.Si debido al desgate por el uso, o alguna avería, se pierde la hermeticidad de la cámara de combustión (mal cierre de las válvulas, anillos desgastados etc.) las fugas del aire de admisión hacen que se reduzca notablemente el volumen de aire comprimido, y con ello su temperatura final, pudiendo llegar a valores tan bajos que imposibilitan el arranque cuando el motor está frío. En casos graves el arranque no se produce aun con el motor caliente.
Velocidad de rotación durante el arranque.Si la velocidad de rotación del motor Diesel es baja durante el arranque, el tiempo de contacto entre el aire en compresión y las paredes de la cámara es muy largo, y por lo tanto las pérdidas de calor a través de las superficies frías de la cámara de combustión se incrementan notablemente, a esto hay que agregarle que las pérdidas de aire por las fugas entre el pistón y el cilindro y por las válvulas se incrementan también, el resultado de estos dos factores negativos puede hacer que la temperatura final del aire en el momento de la inyección no alcance la temperatura suficiente para producir la inflamación del combustible y el motor no se ponga en marcha.
Calidad de la inyección.Si la presión de apertura o la hermeticidad del inyector no es correcta, las gotas del aerosol de combustibles son mas grandes, esto hace, que la evaporación y posterior inflamación de este se dificulte perjudicando la capacidad de arranque.