El Motor Diesel

El motor de combustión interna diesel se diferencia del motor de ciclo Otto de gasolina, por el uso de una mayor compresión del combustible para encenderlo, en vez de usar bujias de encendido ("encendido por compresión" en lugar de "encendido por chispa").

Ciclo del motor diesel estándar de aire

En el motor diesel, el aire se comprime adiabáticamente con una proporción de compresión típica entre 15 y 20. Esta compresión, eleva la temperatura al valor de encendido de la mezcla de combustible que se forma, inyectando gasoil una vez que el aire está comprimido. El ciclo estándar de aire ideal, se organiza como un proceso adiabático reversible, seguido de un proceso de combustión a presión constante, luego una expansión adiabática para una descarga de potencia, y finalmente una expulsión de humos isovolumétrica. Al final de la expulsión de humos, se toma una nueva carga de aire tal como se indica en el proceso a-e-a del diagrama.

Puesto que la compresión y la descarga de potencia de este ciclo idealizado son adiabáticos, se puede calcular la eficiencia a partir de los procesos a presión y a volumen constantes. Las energía de entrada y salida y la eficiencia, se pueden calcular a partir de las temperaturas y calores específicos:

Es conveniente expresar esta eficiencia en términos de la relación de compresión r_C = V₁/V₂ y la relación de expansión r_E = V₁/V₃. La eficiencia se puede escribir

y esto se puede reagrupar de la forma

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Para un motor estándar de aire con γ = 1,4 , relación de compresión r_C = 15 y relación de expansión r_E = 5, esto da una eficiencia diesel ideal de 56%.

El ciclo diesel depende de que esta temperatura sea suficientemente alta para encender el combustible cuando se inyecte.

*psig son libras por pulgadas cuadradas de presión manométrica. Los manómetros comunes de presión en los EE.UU., miden el exceso sobre la presión atmosférica en libras por pulgada cuadrada.

Eficiencia Teórica del Motor Diesel

Ciclo del motor diesel estándar de aire

Puesto que la compresión y la descarga de potencia de este ciclo idealizado son adiabáticos, se puede calcular la eficiencia a partir de los procesos a presión y a volumen constantes. Las energía de entrada y salida y la eficiencia, se pueden calcular a partir de las temperaturas y calores específicos: Es conveniente expresar esta eficiencia en términos de la relación de compresión rC = V1/V2 y la relación de expansión rE = V1/V3.

La eficiencia se puede expresar en términos de los calores específicos y temperaturas.

Ahora, usando la ley de gas ideal PV=nRT y γ= C_P/C_V, esto se puede escribir

Ahora, usando el hecho de que V_a=V_d=V₁ y P_c=P_b del diagrama

Dividiendo numerador y denominador por V₁P_c

Ahora, haciendo uso de la condición adiabática PV^γ = constante,

la eficiencia se puede escribir

Cálculo

Ciclo del Motor Diesel

El término "encendido por compresión" se usa tipicamente en la literatura técnica para describir motores modernos, llamados usualmente "motores diesel". Esto está en contraposición con "encendido por chispa", de los típicos motores de gasolina de los automóviles, que operan en un ciclo derivado del ciclo Otto. Rudolph Diesel patentó el ciclo de encendido por compresión que lleva su nombre desde la década de 1890.

Cálculo