Motores diésel, evolución e historia

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Hoy en día los vehículos automóviles de turismo dotados de motor de tipo “diésel” prácticamente barren en ventas a los alimentados por motores de gasolina (o de ciclo Otto). Pero no siempre ha sido así, este fenómeno es relativamente reciente, de hecho, en 1989 el porcentaje de vehículos movidos por este combustible apenas llegaba al 11% mientras en 2007 el 71% de los vehículos matriculados quemaban gasóleo.

Aunque existe una larga tradición de turismos movidos por motor de “aceite pesado” (desde aquellos legendarios Mercedes-Benz 170D “Lola Flores” de los primeros ’50 o los taxis Seat 1500 con motores diésel Barreiros, Matacás o Mercedes adaptados) hasta nuestros días este tipo de propulsores han tenido una evolución increíble, pero si buscamos un producto más dirigido a la utilización por parte de las masas hay dos marcas que destacan sobre el resto: Fiat y Peugeot (posteriormente PSA al absorber Citroën).

Sin dudas, la familia Indenor (estrenada con el 404) de Peugeot marcó la década de los ’60. En esos tiempos la tecnología empleada pasaba por la distribución mediante árbol de levas lateral, varillas y balancines; en esa época exisitían también dos motores ingleses que en nuestro país disfrutaron de enorme popularidad al ser fabricados aquí bajo licencia, los Austin-BMC (para nosotros primero Conde-Medín y posteriormente Sava-BMC) y los de origne Perkins).

Mención especial merecen los excelentes Barreiros EB-4 y Matacás, protagonistas de no pocas conversiones (muy exitosas gran parte de ellas) de automóviles de gasolina a diésel (en la web Piel de Toro hay disponibles múltiples pruebas de vehículos adaptados, resultando quizá de las más llamativas la de un R12 con motor Sava-BMC).

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Posteriormente, mediados los años ’70, se produjo a nivel europeo un fenómeno de “dieselización del motor mediano de gasolina”, proceso que permitió el pase a distribuciones mediante monoárbol en culata y regímenes de giro más altos (de las 3500 se saltó casi a las 5000 revoluciones por minuto). Nuevamente Peugeout marcó el camino a seguir con el motor 1.35 (posteriormente 1.5) de bloque de alumnio, pero quien dio en el clavo fue Volkswagen con el 1.5 derivado del motor del Golf, que pronto pasó a ser 1.6 y que tuvo en su versión GTD (turbodiésel) un notable impacto en España.

Con planteamientos similares (y mayor o menos grado de eficiencia) aparecieron en el mercado europeo motores 1.6 de Ford, Opel y Renault; el 1.8 de Fiat (que también montaron los Seat Ritmo, Ronda, Málaga e Ibiza) e incluso un 2.1 (de aluminio) para equipar al Renault 20. A nivel español se siguieron evolucionando los motores citados anteriormente, pasando también a equipar distribuciones mediante árbol de levas en culata.

A comienzos de los años ’80 se produjo el “boom” de los motores diésel en turismos con la aparición del motor de Peugeot denominado XUD-9, que en un primer momento equipó al Talbot Horizon, con una cilindrada de 1905 cc. y 65 cv. de potencia (motor que prácticamente ha llegado a nuestros días). Sin duda éste fue el modelo que popularizó la motorización diésel e hizo que se considerara una alternativa válida en materia de prestaciones al motor de gasolina. Nuevamente recurrimos a la web Piel de Toro donde está publicada una prueba de época de un Talbot Horizon EXD.

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Estas mecáncias, llamémoslas de segunda generación, sirvieron también de base para la creación de vehículos diesel sobrealimentados, desde el Mercedes 300 Turbodiésel al Volkswagen Gold GTD con su modesto 1.5 de 72 cv. pasando por el Alfa Romeo Alfetta 2000 TD o los indestructibles Peugeot 505 SRDTurbo y GTDTurbo. Modelos muy destacados de esta generación fueron también los dotados por las mecánicas XUD7T y XUD9T del grupo PSA. Fue la antesala a la “época gloriosa” de las mecánicas diésel que actualmente vivimos.

Pero sin duda, la gran explosión la provocó la aparición de las mecánicas de Inyección Directa en las pequeñas cilindradas (en los vehículos industriales de gran cilindrada ya venía utilizándose bastantes años atrás), siendo primero Ford equipando a su Transit con un 2.5 (límite considerado máximo para un tetracilíndrico) y casi a continuación, ya sobre turismos, primero Fiat equipó a su Croma TD id con un 1.9, Austin utilizó un motor de origen Perkins para su Montego y el grupo VAG dotó al Audi 80 y al Volkswagen Golf con una mecánica también 1.9. Curiosamente los tres motores, de cilindrada muy similar, entregaban la misma potencia (90 CV). Los tres motores dotados de inyección mediante bomba rotativa muy similar a las empleadas en los tradicionales motores de inyección indirecta.

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El motor inglés, un tanto basto pero eficaz duró muchos años en el mercado con una difusión bastante limitada (exclusivamente la gama Rover y algún Honda de mediados de los ’90), Fiat se echó atrás por los problemas de humos en el escape (y posiblemente, también, por estar trabajando ya en esos momentos en un sistema eficaz de inyección tipo “common rail”) y el grupo VAG continuó con el desarrollo de esta tecnología utilizando múltiples variantes de su bloque 1.9 que entregaron potencias entre 90 y 110 cv. con la técnica de la bomba rotativa (utilizando tecnologías de turbo de geometría variable).

Debemos añadir a estas tres mecánicas iniciales la aparición también de motores Renault DTi de inyección directa y bomba rotativa, de efímera vida comercial; los motores Opel DTi, que incorporaron como novedad las culatas multiválvulas; los Ford Tddi y la aparición de tres interesantes mecánicas de origen japonés creadas por Nissan, Mazda y Toyota (Honda “heredó” el Perkins de Austin-Rover).

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La última revolución (de momento) la marcó en 1998 la aparición del Alfa Romeo 156 dotado de motores JTD (unijet, con tecnología “common-rail“) en configuraciones 1.9 tetracilíndrico y 105 cv. y 2.4 pentacilíndrico y 136 cv., turismo que estrenó esta tecnología desarrollada por el grupo Fiat y licenciada a los diferentes fabricantes a través del grupo Bosch, siendo Mercedes la siguiente marca que apostó por ella.

A continuación aparecieron múltiples motores utilizando esta tecnología, destacando los HDi de PSA (nótese que la generación de la inyección directa mediante bomba rotatoria no tuvo presencia por el destacado grupo francés), los TDCI de Ford y los DCi de Renault; así mismo han conseguido resultados francamente notable Honda (primero partiendo de un bloque de origen Isuzu y un cubicaje de 1.7 litros y a posteriori 2.2 i-CTDI) y los D-4D de Toyota.

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Motor JTD Unijet

El Grupo VAG se quedó sólo en su apuesta por la tecnología inyector-bomba desarrollando bloques V6, V10 e incluso un V12 con tecnología TDI, pero la estrella de estas mecánicas sin duda ha sido el bloque original, el tetracilíndrico 1.9, que en su carrera hacia nuevas prestaciones consiguió llevarse a 150 cv. (de serie), existiendo un activo mercado de reprogramaciones (incluso proporcionadas por las propias marcas, principalmente Seat a través de Seat Sport) que generó la aparición de unidades que en muchos casos superaban ampliamente la barrera de los 200 cv. de potencia. Incluso la propia Seat Sport ha llegado a ganar el WTCC con su Leon TDI (claramente favorecido por las normas, ciertamente) y Audi arrasa año tras años en Lemans con sus Sport-Prototipos.

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Sin duda, el sistema inyector-bomba preconizado por el grupo VAG tiene un excelente rendimiento tanto por sus bajísimos consumos como por unas magníficas prestaciones, siempre iguales o superiores a las de la competencia, a pesar de su, en principio, menor bagaje tecnológico; así como una característica entrega de potencia que algunos adoran (y llaman amigablemente “la patada”) y otros aborrecen por brusca; pero estas virtudes no deben tapar sus defectos, empezando por un nivel de ruído claramente superior al de su competencia, y un mayor desgaste mecánico siendo los elementos más perjudicados normalmente los árboles de levas, especialmente si no se utilizan los aceites recomendados por el fabricante (norma VW 505.01 o 507.00 Longlife). Posteriormente se presentó un nuevo bloque motor 2.0 para la sustitución del 1.9 que no está igualando la fama de su predecesor.

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¿Qué deparará el futuro de los propulsores Turbodiésel? Pues de momento la “aldea irreductible” de los inyector bomba (léase, los modelos del grupo VAG) se están progresivamente rindiendo ante la evidencia de que el common-rail supone una alternativa más equilibrada (sobre todo para el cumplimiento de las normas anticontaminación y en cuanto a reducción de costes).

Por tanto la evolución de las tecnologías “common rail” parece imparable, siendo una de las últimas mejoras la implementada en los motores tipo “multijet”, en los cuales mediante sistemas múltiples inyecciones parciales en un solo ciclo de motor, en algunos casos hasta cinco, mejorándose espectacularmente el rendimiento y consiguiendo cumplir las normas anticontaminación cada vez más exigentes. En el caso concreto de los motores del grupo FIAT, los llamados Multijet aportan las siguientes mejoras:

La adopción del sistema Multijet hace del 1.9 JTD el primer propulsor del mundo “Common Rail” de segunda generación. Como elemento base se mantienen los principios del “Common Rail” Unijet, es decir, la alta presión de inyección y el control electrónico de los mismos inyectores. Pero con una característica más: durante cada ciclo del motor, aumenta el número de inyecciones con respecto a las dos actuales. Dentro del cilindro, la cantidad de gasóleo quemada sigue siendo la misma, pero se raciona en más partes; de esta manera, se obtiene una combustión más gradual.

Entre las ventajas destacan y en definitiva el objetivo que persiguen todos sistemas de inyección, es controlar mejor la cantidad de combustible que se inyecta y el momento en que se produce la inyección. Hacerlo permite realizar una pequeña inyección de gasóleo momentos antes de la principal, lo que mejora las condiciones de la combustión. Tanto el consumo como la sonoridad y suavidad de marcha resultan beneficiadas por un aumento de las prestaciones de aproximadamente un 6-7%, unidos a un rendimiento del motor que mejora aún más la maniobrabilidad del coche.

Otra ventaja notable del conducto común es que permite hacer una inyección casi a presión constante. Con cualquier sistema en el que una excéntrica proporciona la presión necesaria (sea una bomba convencional, sea una bomba-inyector), siempre hay un pico de presión alto que dura sólo un momento. Aunque la diferencia de presión máxima entre un sistema de bomba-inyector y uno de conducto común sea grande (más de 2.000 bar contra 1.350), la diferencia de presión media durante todo el periodo de inyección es menor.

Se trata pues de resultados muy importantes, ya que se han obtenido en un motor que, además de representar un salto tecnológico increíble con respecto a los diésel con cámara de pre combustión, registra enormes mejoras incluso en comparación con los JTD de primera generación.

Y por último, pero no por ello menos importante, hemos de señalar que si bien los gases de escape de un motor diésel son menos perjudiciales para el “efecto invernadero” (recordemos que no emiten tanto CO2 como un gasolina) sí contienen una serie de nanopartículas que algunos estudios afirman pueden estar relacionadas con la aparición de determinados tipos de cancer. Para frenar estas contaminaciones se han ido adoptando diversas medidas, entre ellas destaca la directiva europea 98/70/CE que impone un límite de 10 ppp (partes por millón) de azufre por litro de combustible (antes 50 ppm) que a decir de algunos consumidores está provocando un ligero aumento del consumo y, al ser el azufre un elemento “engrasador”, puede provocar en determinados tipos de vehículo desgastes anómalos en el sistema de inyección y la otra medida interesante es la adopción de “filtros de partículas” (para entendernos, serían los equvalentes a los conversores catalíticos de los motores de gasolina).

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Las partículas en suspensión, de diámetro próximo a las 0,09 micras, están constituidas principalmente por carbono e hidrocarburos. El principio del FAP consiste en frenar y acumular las partículas en un filtro y, después, periódicamente, en quemarlas. La combustión natural de las partículas tiene lugar a unos 550ºC, mientras que la temperatura inicial alcanzada por los gases de escape a la salida del colector es de unos 150ºC. La solución propuesta influye en estos dos parámetros gracias a:

* Una post-inyección en fase de expansión que crea una pre-combustión en el cilindro y provoca una elevación de la temperatura de los gases de escape de 200º a 250ºC (es decir, 350ºC a 400ºC).
* Una post-combustión complementaria, generada por un catalizador de oxidación situado por delante del filtro, destinado a tratar los hidrocarburos no quemados producidos por la post-inyección. La temperatura puede aumentar en 100º C y situarse entre 450ºC y 500ºC.
* La adición de un producto al carburante (Eoyls). Dicho aditivo, compuesto a base de cerina, disminuye la temperatura natural de combustión de las partículas a 450ºC.

El sistema FAP se compone:

* De una cámara en la que se halla integrado un precatalizador seguido de un soporte filtrante. De estructura porosa y hecho de carburo de silicio, este filtro recoge permanentemente las partículas contenidas en los gases de escape. Unos captores controlan la presión de obstrucción del filtro y la temperatura de los gases al principio y al final del sistema.
* De un programa integrado en la caja electrónica del motor. Su misión es regenerar el filtro estableciendo una post-inyección cada 400 o 500 km, en función del grado de obstrucción del mismo, asegurando, simultáneamente, la autodiagnosis del sistema. Durante el período de regeneración del filtro, la alimentación del aire no pasa por el intercambiador aire-aire para ser refrigerado, sino que lo hace, a través de un calentador con el fin de aumentar la temperatura de la mezcla que llega a la cámara de combustión y obtener, de esta forma, gases de escape más calientes.
* De un dispositivo de aditivación del carburante que cuenta con un sistema extractor, con un sistema de inyección del Eolys al depósito principal y con un calculador específico. El Eolys es almacenado en un depósito adicional situado junto al depósito de carburante. El aditivo es inyectado proporcionalmente al volumen de carburante destinado al llenado de los cilindros. Por ejemplo, sobre un volumen de 60 litros de carburante, el sistema inyectará 37,5 ml de solución, con 1,9 g de cerine. Los 5 litros de capacidad del depósito de aditivo, asegura una autonomía de 80.000 km. La limpieza del filtro y el llenado del depósito adicional de Eolys deben efectuarse cada 80.000 km en un concesionario de la red.

En este caso estamos hablando de un filtro del grupo PSA (de un Citroën C5 en concreto) que precisa regeneración (operación, por cierto, nada económica); pero no todos los FAP lo necesitan (o eso dicen los fabricantes). Observemos también que se utiliza una inyección HDi tipo “common-rail” similar a la Multijet, es decir, con múltiples inyecciones por combustión (¿quizá aquí el origen de la necesidad del Grupo VAG de abandonar su sistema inyector-bomba?) El tiempo dará respuestas y dirá si efectivamente no lo necesitan.

Finalmente debemos preguntarnos si un país con una producción deficitaria de gasóleo, combustible cuyo precio se mantiene artificialmente más bajo que el de la gasolina mediante una menor carga impositiva puede permitirse este exceso de parque de vehículos privados con motores diésel. Recordemos que este combustible en principio destinado a usos profesionales hoy día tiene un exceso de demanda, que provoca graves desequilibrios y alteraciones en su precio a causa de la necesidad de importarlo de otros países.

La UE en repetidas ocasiones ha indicado a los sucesivos gobiernos de España que se debe armonizar la fiscalidad de los combustibles, lo que repercutiría en el global de la economía española por los incrementos en el coste de los portes (recordemos que teneos una absoluta dependencia del transporte por carretera); pero mientras tanto, el parque de vehículos diésel sigue en aumento, ¿hasta cuándo? ¿la solución pasaría por crear un gasóleo profesional con una fiscalidad ventajosa (como de hecho ya se hace con los sectores agrícola / ganadero / pesquero) y un gasóleo para el consumo privado?

  • jose carmona perez

    excelentes datos son tegnologia de punta

  • jose carmona perez

    muy buenos datos tecnicos muy ala banguardia att. jose carmona p.

  • hansel maury

    muy bn me encantan los motores los felicito siempre me han gustado los motores poderosos son legales