Objetivos: Que los alumnos/as, describan
el funcionamiento de un motor de explosión de cuatro tiempos
El motor de cuatro tiempos es un motor que transforma
la energía química de un combustible en energía calorífica, que a su vez
proporciona la energía mecánica necesaria para mover el vehículo. Esta
transformación se realiza en el interior del cilindro, quemando el combustible debidamente
dosificado y preparado. Estos motores reciben el nombre de motores de combustión.
Para conseguir esta transformación de la energía, se deben
realizar cuatro operaciones distintas y de forma escalonada.
Cada una de estas operaciones se realiza en una
carrera del pistón (desplazamiento desde el P.M.S. al P.M.I) llamado tiempo y
como son cuatro tiempos los necesarios para realizar el ciclo completo, el
cigüeñal dará dos vueltas completas, pues téngase en cuenta que cada carrera corresponde
a media vuelta en el cigüeñal (180º de giro).
Admisión
|
Compresión
|
fuerza
|
Escape
|
Ciclo teórico -motor de explosión-
Para estudiar el ciclo teórico, lo haremos atendiendo
a los siguientes puntos:
ü Desplazamiento,
recorrido del pistón o carrera.
ü Posición de las
válvulas.
ü Finalidad del
tiempo.
ü Aperturas y cierres
de las válvulas que se realizan en los puntos muertos de este ciclo.
El ciclo teórico se realiza en cuatro tiempos:
admisión, compresión, explosión o fuerza y escape.
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| Pistón y válvulas durante el tiempo de admisión
1 Válvula de admisión abierta
2 Válvula de escape cerrada
3 pistón con movimiento descendente
|
1)
Primer tiempo: admisión (fig. 1)
El pistón desciende desde el P.M.S. al P.M.I. La
válvula de admisión se mantiene abierta y la de escape cerrada. Se crea en el
cilindro un vacío o aspiración, que permite que se llene de mezcla de aire y gasolina
en forma de gas.
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| Pistón y válvulas durante el tiempo de compresión
1 Válvula de admisión cerrada
2 Válvula de escape cerrada
3 pistón con movimiento ascendente
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2)
Segundo tiempo: compresión (fig. 2)
El pistón asciende del P.M.I. al P.M.S. Las dos
válvulas están cerradas.
Los gases se comprimen hasta dejar reducido su volumen
al de la cámara de compresión, adquiriendo una presión y una temperatura ideal
para producir la explosión.
3)
Tercer tiempo: explosión (fig. 3)
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| Pistón y válvulas durante el tiempo de fuerza
1 Válvula de admisión cerrada
2 Válvula de escape cerrada
3 combustión
4 pistón con movimiento descendente
|
Salta una chispa en la bujía, se inflaman los gases y
aparece un considerable aumento depresión, recibiendo el pistón un gran
esfuerzo que le hace descender enérgicamente desde el P.M.S. al P.M.I.
Las válvulas, durante este tiempo, se han mantenido
cerradas.
A este tiempo se le llama tiempo motor, de trabajo o
fuerza, pues en él se consigue la fuerza que realmente moverá al vehículo.
En el momento de quemarse, la presión de los gases
alcanza y supera los 45 Kg/cm2. La temperatura de estos gases puede superar los
950º C.
4)
Cuarto tiempo: escape (fig. 4)
El pistón asciende desde el P.M.I. al P.M.S.
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| Pistón y válvulas durante el tiempo de escape
1 Válvula de admisión cerrada
2 Válvula de escape abierta
3 pistón con movimiento ascendente
|
La válvula de escape se abre y la admisión se mantiene
cerrada.
Durante este tiempo se produce la expulsión de los
gases quemados en la explosión, dejando libre el cilindro para la admisión de
una nueva cantidad de mezcla.
A medida que el pistón pasa el punto PMS, el ciclo de
cuatro tiempos se inicia otra vez con el tiempo de admisión. La válvula de
escape se mantiene abierta momentáneamente al iniciarse el tiempo de admisión,
para permitir que el impulso de los gases sea vaciado del cilindro completamente.
Resumen
Se ha ilustrado el ciclo de cuatro tiempos en un solo
cilindro. Recuerda, los cuatro tiempos se repiten continuamente en todos los
cilindros en un patrón alternante. Los cuatro
tiempos del ciclo – admisión,
compresión, explosión y escape – requieren dos vueltas completas del cigüeñal. Sin
embargo, el pistón recibe la presión directa de la combustión únicamente
durante el tiempo de explosión, o sea aproximadamente la cuarta parte del
ciclo.
Nota
El ciclo de funcionamiento de 4 tiempos del motor dura
2 vuelta del cigüeñal cada carrera dura 180°
El eje de levas da 1 vuelta en cada ciclo de
funcionamiento
O sea que:
Carrera
|
Giro del cigüeñal
|
Giro del eje de levas
|
Admisión
|
180°
|
90°
|
Compresión
|
360°
|
180°
|
Fuerza
|
540°
|
270°
|
Escape
|
720°
|
360°
|
2 vueltas
|
1 vueltas
|
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