Ciclo de cuatro tiempos en motores de combustión interna: funcionamiento, distribución y rendimiento
Ciclo de cuatro tiempos del motor
Admisión. Cuando el pistón va hacia el PMI, la válvula de admisión se abre y deja pasar la mezcla hacia el interior del cilindro.
Compresión. Con las válvulas cerradas, el pistón sube comprimiendo la mezcla en la cámara de combustión, aumentando su temperatura.
Trabajo.
- Chispa: cuando la mezcla está comprimida, salta la chispa de la bujía produciendo la explosión.
- Combustión: la chispa provoca el encendido y la rápida combustión de la mezcla.
- Expansión: el rápido aumento de presión genera la expansión de los gases, empujando el pistón del PMS al PMI.
Escape. Cuando el pistón termina el trabajo y es desplazado al PMI, la válvula de escape se abre y el pistón sube sacando los gases restantes.
Avances y retrasos en la distribución
AAA (Avance de apertura de admisión): para que los gases entren con mayor facilidad, la válvula de admisión empieza a abrirse un poco antes de que el pistón llegue al PMS.
RCA (Retraso de cierre de admisión): para conseguir un mejor llenado del cilindro, la válvula de admisión se cierra poco después de que el pistón llegue al PMI, aprovechando así la inercia de los gases al entrar.
AE (Avance de encendido): para conseguir la presión máxima antes de que el pistón llegue al PMS, salta una chispa de la bujía provocando el encendido y la rápida combustión de la mezcla.
AAE (Avance de apertura de escape): antes de que el pistón baje al PMI, la válvula de escape se abre y los gases quemados empiezan a salir por la presión; cuando el pistón sube, termina de sacarlos.
RCE (Retraso de cierre de escape): la válvula de escape termina de cerrarse después de que el pistón suba al PMS, para que los gases terminen de salir y creen un efecto de aspiración para los gases nuevos.
Cruce de válvulas
El tiempo de escape termina unos grados después del PMS y el de admisión empieza antes del PMS. De esta forma, la velocidad de los gases de escape hace que los gases frescos entren barriendo así los kmads (gases residuales).
Pérdidas de energía y presión
El pistón comienza a bajar y succiona los gases por debajo de la presión atmosférica. El pistón sube y salta una chispa antes de llegar al PMS. Al saltar la chispa, la mezcla necesita un tiempo para quemarse, por lo que no sube de golpe y la presión conseguida es inferior a la teórica. Cuando se produce la expansión, se produce un trabajo útil menor con respecto al teórico, y esto hace que la fuerza de empuje sobre el pistón sea inferior. También se pierde presión por enfriar las paredes del cilindro.
Mientras se produce la expansión, la válvula de escape se abre antes de que llegue al PMS. La presión no baja de golpe porque los gases necesitan un tiempo para salir, y el escape se hace por encima de la presión atmosférica.
Rendimiento real y teórico
Rendimiento real y teórico: pérdidas de energía en el circuito.
- Necesidad de anticipar la inyección.
- Avance de apertura de escape.
- Pérdidas de trabajo por bombeo en la carrera de escape y admisión.