Fundamentos del Ciclo de Trabajo y Rendimiento en Motores de Cuatro Tiempos

1. Definición del ciclo de trabajo teórico en un motor de cuatro tiempos

La transformación de energía se realiza en un ciclo de cuatro tiempos:

• Primeros dos tiempos: La mezcla es aspirada y comprimida, con tiempo suficiente para realizar una buena carburación y combustión.
• Tercer tiempo: Se realiza la transformación de energía, aportada por el combustible, en trabajo mecánico.
• Cuarto tiempo: Se evacúan al exterior los gases residuales y el calor sobrante que no se ha transformado en trabajo mecánico.

De los cuatro tiempos, solo se efectúa trabajo efectivo en el tiempo de expansión. La energía producida es recogida por el volante de inercia, que la devuelve para realizar los otros tiempos. Por tanto, el trabajo útil obtenido en el ciclo es la diferencia entre el trabajo total desarrollado durante el tiempo de expansión y el gastado en la realización de los tres tiempos improductivos. Este ciclo de trabajo puede representarse en un sistema de coordenadas según sus características constructivas y de funcionamiento.

2. Relación de compresión: definición y determinación

La presión final alcanzada por la mezcla en la cámara está en función de la relación de compresión (RC). Esta se define como la relación que existe entre el volumen total alcanzado por la mezcla en el cilindro y el volumen de la cámara de combustión.

3. Rendimiento térmico del motor

El rendimiento térmico indica el porcentaje (%) de energía aprovechada o el calor transformado en trabajo útil.

4. Limitaciones en las relaciones de compresión

La relación de compresión en estos motores no puede ser elevada, ya que está limitada por la temperatura alcanzada por la mezcla durante la compresión en el interior del cilindro, la cual no puede ser superior a la temperatura de autoinflamación de la mezcla.

5. Misión de las cotas de reglaje

Las cotas de reglaje son fijadas en su fase de experimentación. Al diseñar un nuevo motor, las cotas se fijan por comparación con otros tipos de motores con características análogas y, posteriormente, se corrigen durante los ensayos en el banco de pruebas con el indicador de diagramas, hasta conseguir el máximo rendimiento.

Suelen estar comprendidas entre unos valores indicados y son trasladadas, en cuanto a la apertura y cierre de válvulas, al árbol de levas. Una vez fijadas, el reglaje del motor es invariable.