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Sistemas
de ayuda de arranque para motores Diesel
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Los motores
Diesel cuando están fríos presentan dificultad de arranque o combustión
ya que las perdidas por fugas y de calor al comprimir la mezcla de aire-combustible,
disminuyen la presión y la temperatura al final de la compresión.
Bajo estas circunstancias es especialmente importante la aplicación de
sistemas de ayuda de arranque. En comparación con la gasolina, el combustible
Diesel tiene una elevada tendencia a la inflamación. Es por ello por
lo que los motores Diesel de inyección Directa (DI) arrancan espontaneamente
en caso de arranque por encima de 0 ºC. La temperatura de autoencendido
del gas-oil de 250 ºC es alcanzada durante el arranque con el régimen
de revoluciones que proporciona el motor de arranque al motor de termico. Los
motores de inyección directa (DI), necesitan a temperaturas inferiores
a 0ºC un sistema de ayuda al arranque, mientras que los motores de inyección
indirecta (IDI) o camara de turbulencia necesitan un sistema de ayuda al arranque
para cualquier temperatura.
Los motores de antecámara
y de cámara auxiliar de turbulencia (inyección indirecta), tienen
en la cámara de combustión auxiliar una bujía de espiga
incandescente (GSK) (tambien llamados "calentadores") como "punto
caliente". En motores pequeños de inyección directa, este
punto caliente se encuentra en la periferia de la cámara de combustión.
Los motores grandes de inyección para vehículos industriales trabajan
alternativamente con precalentamiento del aire en el tubo de admisión
(precalentamiento del aire de admisión) o con combustible especial con
alta facilidad para el encendido (Starpilot), que se inyecta en el aire de admisión.
Actualmente se emplean casi exclusivamente sistemas con bujías de espiga
incandescente.
Las bujias de preincandescendia o calentadores pueden ir conectados electricamente
en serie o en paralelo, aunque actualmente se usa mas la conexión paralelo
de forma que una bujia averiada no afecta al funcionamiento de las otras.
Bujía
de espiga incandescente
La espiga de la bujía esta montada a presión de forma fija y estanca
a los gases de escape en un cuerpo de la bujía, y consta de un tubo metálico
resistente a los gases calientes y a la corrosión, que lleva en su interior
un filamento incandescente rodeado de polvo compactado de óxido de magnesio.
Este filamento incandescente consta de dos resistencias conectadas en serie:
el filamento calefactor dispuesto en la punta del tubo incandescente, y el filamento
regulador. Mientras que el filamento calefactor presenta una resistencia casi
independiente a la temperatura, el filamento regulador tiene un coeficiente
positivo de temperatura (PTC).
Su resistencia aumenta en las bujías de espiga incandescente de nueva generación (GSK2), al aumentar la temperatura con mayor intensidad todavía que en las bujías de espiga incandescente convencionales (tipo S-RSK). Las bujías GSK2 recientes se caracterizan por alcanzar con mayor rapidez la temperatura necesaria para el encendido (850 ºC en 4 seg.) y por una temperatura de inercia mas baja; la temperatura de la bujía se limita así a valores no críticos para si misma. En consecuencia, la bujía de espiga incandescente puede continuar funcionando hasta tres minutos después del arranque. Esta incandescencia posterior al arranque da lugar a una fase de aceleración y calentamiento mejoradas con una reducción importante de emisiones y gases de escape así como reducción del ruido característico en frío de los motores Diesel.
Bujía
de precalentamiento
Esta bujía calienta el aire de admisión mediante la combustión
de combustible. Normalmente, la bomba de alimentación de combustible
del sistema de inyección, conduce el combustible a través de una
electroválvula a la bujía de precalentamiento. En la boquilla
de conexión de la bujía de precalentamiento se encuentra un filtro
y un dispositivo dosificador. Este dispositivo dosificador deja pasar un caudal
de combustible adaptado correspondiente al motor, que se evapora en un tubo
vaporizador dispuesto alrededor de la espiga incandescente y que se mezcla entonces
con el aire aspirado. La mezcla se inflama en la parte delantera de la bujía
de precalentamiento, al entrar en contacto con la espiga incandescente caliente
a mas de 1000 ºC.
También se pueden usar rejillas calefactoras que al pasar el aire de admisión a través de ellas se calienta, estas rejillas calefactadas estarán conectadas unos segundos dependiendo de la temperatura ambiente y se desconectaran después de unos segundos.
Unidad de control de
tiempo de incandescencia
Dispone, para la activación de las bujías de espiga incandescente,
de un relé de potencia, así como de bloques de conmutación
electrónica. Estos bloques controlan por ejemplo los tiempos de activación
de las bujías de espiga incandescencte, o bien realizan funciones de
seguridad y de supervisión. Con la ayuda de sus funciones de diagnostico,
las unidades de control del tiempo de incandescencia todavía mas perfeccionadas,
reconocen también el fallo de bujías incandescentes aisladas,
comunicandolo entonces al conducto. Las entradas de control hacia la unidad
de control de tiempo de incandescencia están construidas como un conector
múltiple, y la vía de corriente hacia las bujías de espiga
incandescente se conduce mediante pernos roscados o conectores apropiados, con
el fin de impedir caídas de tensión no deseadas.
Unidad de
control de pre/postcalentamiento
Unidad de control de tiempo de incandescencia (GZS)
Funcionamiento
El proceso de preincandescencia y de arranque se realizada con el interruptor
de arranque. Con la posición de la llave "encendido conectado"
comienza el proceso de preincandescencia. Al apagarse la lampara de control
de incandescencia, las bujías de espiga incandescente están suficientemente
calientes para poder iniciar el proceso de arranque. En la fase de arranque
las góticas de combustible inyectadas se evaporan, se inflaman en el
aire caliente comprimido, y el calor producido origina el proceso de combustión.
La incandescencia después que el motor ha arrancado contribuye a un funcionamiento
de aceleración y de ralentí sin fallos y con poca formación
de humo y una disminución del ruido característico del motor en
frió. Si no se arranca, una desconexión de seguridad de la bujía
de espiga incandescente, impide que se descargue la batería.
En caso de
acoplamiento de la unidad de control de tiempo de incandescencia a la unidad
de control del sistema EDC (Electronic Diesel Control), pueden aprovecharse
las informaciones existentes allí, para optimizar la activación
de la bujía de espiga en los diversos estados de servicio.
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