Pérdidas y diagrama práctico vs teórico en motores de combustión interna

Comparación de diagrama teórico y práctico

Las pérdidas que se producen en el funcionamiento real del motor son las siguientes:

• Pérdida de bombeo: La carga y evacuación de los gases en el cilindro se realiza gracias al trabajo de bombeo que realiza el pistón. En la admisión la presión permanece por debajo de la atmosférica y en el escape es superior; este bombeo supone un trabajo negativo en el diagrama práctico.
• Pérdidas de la carga en el cilindro: El llenado del cilindro nunca es completo; en consecuencia, la presión de compresión es menor a la teórica.
• Pérdidas de calor: Parte del calor es evacuado al circuito de refrigeración, lo que conlleva pérdidas y provoca que el rendimiento real sea menor que en el ciclo teórico, donde no se tienen en cuenta estas pérdidas de calor.
• Pérdidas de tiempo en la combustión: En teoría la combustión se realiza a volumen constante, pero realmente no es así, ya que la combustión requiere tiempo hasta alcanzar la máxima presión. En ese tiempo el pistón se desplaza, causando una variación de volumen.
• Pérdida por el avance a la apertura de escape: Esto provoca un rápido descenso de la presión antes de que el pistón llegue al PMI (punto muerto inferior), lo cual supone una pérdida de energía que deja de transformarse en trabajo útil.

Avance de encendido

La combustión de los gases no se produce de forma instantánea y se necesita tiempo para alcanzar la máxima presión. Por ello, el encendido debe iniciarse con cierto avance respecto a la posición del PMS (punto muerto superior) del pistón, con el fin de que este reciba el máximo impulso inmediatamente después de pasar el PMS. El avance de encendido es de aproximadamente entre 5 y 40º antes del PMS, en función de la velocidad de giro y la carga del motor. A mayor velocidad del pistón, el encendido se produce con mayor anticipación.

Diagrama de distribución

Descripción de las fases indicadas en el diagrama de distribución:

• AAE: El pistón desciende en el tiempo de expansión. La válvula de escape abre antes de que llegue al PMI; en este momento la presión dentro del cilindro es de 3 a 4 bares, provocando que los gases salgan a gran velocidad. La presión interna disminuye rápidamente, lo que facilita la carrera ascendente del pistón que barre los gases hasta aproximadamente 0,2 bares.
• AAA: El pistón asciende en el tiempo de escape. La válvula de admisión se abre unos grados antes de que el pistón llegue al PMS cuando aún permanece abierta la válvula de escape; de esta forma se aprovecha la velocidad de los gases de escape, que arrastran a los gases frescos situados en el conducto de admisión hacia el interior del cilindro. Cuando el pistón comienza a bajar, la válvula de admisión ya está abierta casi por completo.
• RCE: La válvula de escape se cierra después de que el pistón haya pasado el PMS cuando ya está abierta la válvula de admisión y el pistón ha comenzado su carrera descendente. Aun así, los gases siguen saliendo debido a la inercia adquirida por la velocidad, consiguiendo un buen barrido de los gases residuales. El ángulo durante el cual las dos válvulas permanecen abiertas se denomina cruce de válvulas.
• RCA: El pistón desciende en admisión. La válvula se cierra después de que el pistón haya pasado el PMI; la gran velocidad que adquiere el fluido en la admisión hace que por inercia continúe entrando el gas a pesar de que el pistón haya empezado a subir, consiguiendo una mejora del llenado en el cilindro. Cuando se cierra la válvula de admisión comienza la compresión.

Cruce de válvulas

El cruce de válvulas se produce entre el AAA y el RCE. Al final del escape, los gases que han adquirido inercia continúan saliendo a cierta velocidad; sin embargo, el pistón desacelera rápidamente al llegar al PMS. Esta diferencia de velocidad provoca un ligero vacío dentro del cilindro; si en este momento se abre la válvula de admisión, comenzarán a entrar los gases frescos, mejorando el llenado de los cilindros.