Ciclo de trabajo del motor de cuatro tiempos: características, diagrama y descripción

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los automovilistas deben al menos en términos generales saber cómo funciona y funciona el motor. La mayoría de los automóviles tienen un motor de cuatro tiempos y cuatro cilindros. Veamos el ciclo de trabajo de un motor de cuatro tiempos. No todos saben qué procesos ocurren cuando el automóvil está en movimiento.

Principio general de actuación

El motor funciona de la siguiente manera. La mezcla de combustible ingresa a la cámara de combustión, luego se comprime bajo la influencia del pistón. La mezcla luego se enciende. Esto hace que los productos de la combustión se expandan, empujando contra el pistón y saliendo del cilindro.

En los motores de dos tiempos, una revolución del cigüeñal toma dos ciclos. Un motor de pistón de cuatro tiempos completa un ciclo de trabajo en dos revoluciones del cigüeñal. Los motores están equipados con sincronización. ¿Qué es este mecanismo? Este es un elemento que le permite dejar entrar la mezcla de combustible en las cámaras y liberar desde allí los productos de la combustión. El intercambio de gases se lleva a cabo enMomento de una sola revolución del cigüeñal. El intercambio de gases se produce debido al movimiento del pistón.

Historia

El primer dispositivo parecido a un motor de cuatro tiempos fue inventado por Felicce Matoczi y Eugene Barsanti. Pero este invento se perdió increíblemente. Recién en 1861 se patentó una unidad similar.

Y el primer motor utilizable fue desarrollado por el ingeniero alemán Nikolaus Otto. El motor lleva el nombre del inventor, y el ciclo de trabajo del motor de cuatro tiempos también lleva el nombre del ingeniero.

Las principales diferencias entre los motores de cuatro tiempos

En un motor de dos tiempos, los pasadores del pistón y del cilindro, el cigüeñal, los cojinetes y los anillos de compresión se lubrican con aceite que se agrega al combustible. En un motor de cuatro tiempos, todos los componentes se instalan en un baño de aceite. Esta es una diferencia significativa. Por lo tanto, en una unidad de cuatro tiempos, no hay necesidad de mezclar aceites y gasolina.

Las ventajas del sistema son que la cantidad de depósitos de carbón en el espejo de los cilindros y en las paredes del silenciador es mucho menor. Otra diferencia es que en los motores de dos tiempos, una mezcla combustible entra por el tubo de escape.

Motor en marcha

Independientemente del tipo de motor, el principio de funcionamiento es similar. Hoy existen motores de carburador, diesel, inyección. Todos los modelos usan el mismo ciclo de cuatro tiempos. Echemos un vistazo más de cerca a los procesos que funcionan dentro del motor y hacer que se mueva.

Un ciclo de cuatro tiempos es una secuencia de cuatro ciclos de trabajo. El ciclo generalmente se toma como el comienzo cuando una mezcla combustible ingresa a las cámaras de combustión. Aunque otras acciones tienen lugar en el motor durante su flujo, el ciclo indicado es un proceso de trabajo. Por ejemplo, la carrera de compresión no es solo compresión. Durante este período, la mezcla se mezcla en los cilindros, comienza la formación de gas, se enciende.

Lo mismo puede decirse de otras etapas del motor. Lo más importante aquí es que los diferentes procesos para una mejor comprensión y simplificación del ciclo de trabajo de un motor de cuatro tiempos se descomponen en solo cuatro ciclos.

Admisión

Entonces, en la cámara de combustión de la unidad de potencia, los ciclos de conversión de energía comienzan con la reacción de combustión de la mezcla de combustible. En este caso, el pistón está en su punto más alto (posición TDC) y luego se mueve hacia abajo. Como resultado, se produce un vacío en la cámara de combustión del motor. Bajo su influencia, un líquido combustible aspira combustible. La válvula de admisión está en posición abierta y la válvula de escape está cerrada.

Cuando el pistón comienza a moverse hacia abajo, el volumen por encima de él aumenta. Esto es lo que provoca la ruptura. Es aproximadamente 0.071-0.093 MPa. Por lo tanto, la gasolina ingresa a la cámara de combustión. En los motores de inyección, el combustible se inyecta por una boquilla. Después de que la mezcla ingresa al cilindro, su temperatura puede ser de 75 a 125 grados.

Los factores de llenado determinan cuánto se llenará el cilindro con la mezcla de combustible. Paramotores con sistema de alimentación de carburador, este indicador será de 0,64 a 0,74. Cuanto mayor sea el valor del coeficiente, más potente será el motor.

Compresión

Después de llenar la cámara de combustión con una mezcla combustible de vapores de gasolina y aire, si el cigüeñal gira, el pistón comenzará a regresar a su posición inferior. La válvula de admisión comenzará a cerrarse en este punto. Y la graduación seguirá cerrada.

Trazo de trabajo

Este es el tercer tiempo de un motor de combustión interna de cuatro tiempos. Es el más importante en el funcionamiento de la unidad de potencia. Es en esta etapa de funcionamiento del motor que la energía de la combustión del combustible se convierte en energía mecánica, lo que hace que el cigüeñal gire.

Cuando el pistón está cerca del PMS, incluso durante la compresión, la bujía del motor enciende a la fuerza la mezcla de combustible. La carga de combustible se quema muy rápidamente. Incluso antes del inicio de este ciclo, los gases quemados tienen un valor de presión máxima. Estos gases son el fluido de trabajo comprimido en un pequeño volumen de la cámara de combustión del motor. Cuando el pistón comienza a moverse hacia abajo, los gases comienzan a expandirse rápidamente, liberando energía.

Entre todos los golpes del ciclo de trabajo de un motor de cuatro cilindros, este es el más útil. Funciona con la carga de la unidad. Solo en esta etapa, el cigüeñal recibe una aceleración acelerada. En todos los demás, el motor no genera energía, sino que la consume del mismo cigüeñal.

Lanzamiento

Después de confirmargases de trabajo útil, deben salir del cilindro para dejar espacio a una nueva porción de la mezcla aire-combustible. Este es el último golpe de un motor de cuatro tiempos.

Los gases en esta etapa están bajo una presión significativamente más alta que la presión atmosférica. Al final del ciclo, la temperatura desciende a unos 700 grados. El cigüeñal mueve el pistón al TDC por medio de una biela. A continuación, se abre la válvula de escape, los gases son empujados a la atmósfera a través del sistema de escape. En cuanto a la presión, es alta solo al principio. Al final del ciclo, disminuye a 0,120 MPa. Naturalmente, es imposible deshacerse por completo de los productos de combustión en el cilindro. Por lo tanto, se mezclan con la mezcla de combustible durante la siguiente carrera de admisión.

En funcionamiento

Los pasos descritos constituyen el ciclo de funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos. Debe comprender que no existen correspondencias estrictas entre ciclos y procesos en los motores de pistón. Esto se explica fácilmente por el hecho de que durante el funcionamiento de la unidad de potencia, las fases del mecanismo de distribución de gas y el estado de las válvulas se superpondrán a los movimientos de los pistones en diferentes motores de formas completamente diferentes.

En cualquier cilindro, el ciclo de trabajo de un motor carburado de cuatro tiempos procede de esta manera. Se necesita cada cámara de combustión en un motor para hacer girar un solo cigüeñal que recibe la fuerza de los pistones.

Esta alternancia se denomina orden de trabajo. Este orden se establece en la etapa de diseño de la unidad de potencia a través de las características del árbol de levas y el cigüeñal. No escambia durante el funcionamiento del mecanismo.

La ejecución del orden de trabajo se lleva a cabo alternando chispas que llegan a las velas desde el sistema de encendido. Entonces, un motor de cuatro cilindros puede funcionar en los siguientes órdenes: 1, 3, 4, 2 y 1, 2, 4, 3.

Puede averiguar el orden en que funcionan los cilindros del motor en las instrucciones del automóvil. A veces, el orden de operación se indica en el cuerpo del bloque.

Así funciona un motor de cuatro tiempos con carburador o cualquier otro. El sistema de suministro de energía no afecta el principio de funcionamiento de la unidad. La única diferencia es que el carburador es un sistema de potencia mecánica que tiene ciertas desventajas, y en el caso de los inyectores, estas desventajas no están en el sistema.

Motores diésel

El ciclo de trabajo de un motor diesel de cuatro tiempos es la misma secuencia de procesos que el ciclo de un motor de carburador. La diferencia radica en cómo procede el ciclo, así como las diferencias en los procesos de formación e ignición de la mezcla.

Golpe de admisión diesel

Cuando el pistón se mueve hacia abajo, el mecanismo de distribución de gas abre la válvula de admisión. Una cierta cantidad de aire entra en la cámara de combustión. La temperatura en el cilindro es de unos 80 grados. En los motores diesel, el sistema de potencia es significativamente diferente al de los motores de gasolina con carburador. Por ejemplo, la resistencia hidráulica en ellos es menor y la presión aumenta ligeramente.

Recorrido de compresión diesel

En esta etapa de trabajo, el pistónen la cámara de combustión sube hacia el PMS. Ambas válvulas en el motor del automóvil están en estado cerrado. Como resultado de la operación del pistón, el aire en el cilindro se comprime. La relación de compresión en un motor diesel es mayor que en los motores de gasolina, y la presión dentro del cilindro puede alcanzar los 5 MPa. El aire comprimido se calienta significativamente. Las temperaturas pueden alcanzar los 700 grados. Esto es necesario para encender el combustible. Se suministra en motores diesel a través de boquillas instaladas en cada cilindro. En invierno se utilizan bujías incandescentes. Precalientan la mezcla fría. Esto facilita que el motor arranque en invierno. Pero no todos los coches tienen este sistema.

La carrera de expansión del gas en un motor diésel

Cuando el pistón del motor diesel aún no ha alcanzado el punto superior unos 30 grados en el cigüeñal, la bomba de inyección suministra combustible a alta presión al cilindro a través de la boquilla. Es necesario un valor de 18 MPa para que el combustible pueda pulverizarse finamente y distribuirse por todo el volumen del cilindro.

Además, el combustible bajo la acción de altas temperaturas se enciende y se quema rápidamente. El pistón se mueve al punto más bajo. La temperatura dentro del cilindro en este momento es de unos 2000 grados. La temperatura desciende hacia el final del ciclo.

Escape diésel

En esta etapa, la válvula de escape está abierta, el pistón se mueve hacia el punto superior. Los productos de combustión se eliminan a la fuerza del cilindro. Luego van al colector de escape. Despues de eso a trabajarel convertidor catalítico está encendido. Los gases que lo atraviesan a alta temperatura se purifican. Ya se libera gas limpio e inofensivo a la atmósfera. En los vehículos diésel, se instala adicionalmente un filtro de partículas. También ayuda a depurar los gases.

Conclusión

Hemos analizado en detalle cómo se lleva a cabo el ciclo de trabajo de un motor de cuatro tiempos (se necesitan dos revoluciones del cigüeñal de la central). Y el ciclo en sí incluye muchos procesos diferentes.