EL CICLO PRÁCTICO
En esta tercera entrega les trataremos de explicar lo que se conoce como el “Ciclo Práctico”, que en otras palabras es la manera exacta como funcionan los motores de cuatro tiempos, y que aunque es muy similar al “Ciclo Teórico” que vimos en él numero 9, difiere de este en algunos aspectos muy importantes. Al comprender el ciclo práctico ya estarán en capacidad de entender por que algunos motores se comportan de manera tan diferente, por ejemplo alguna vez se habrán preguntado que hace que ciertos motores funcionen mejor a bajas revoluciones, mientras otros lo hacen bien cuando están muy revolucionados.
La principal diferencia entre lo que vimos en el No.9 y lo que veremos ahora, es el tiempo durante el cual las válvulas permanecen abiertas, como ya saben el motor tiene dos clases de válvulas, las de admisión, que permiten la entrada de la mezcla, y las de escape, que dejan salir los gases quemados hacia el silenciador. En un motor normal los lapsos de tiempo que transcurren en cada ciclo, o en cada ascenso o descenso del pistón, que es lo mismo, son sumamente pequeños, por ejemplo en un motor que gira a 6000 rpm, se debe llenar y vaciar el cilindro 50 veces por segundo, pero la mitad de ese segundo transcurre con las válvulas cerradas, debido a los ciclos de compresión y explosión. Pues resulta que estos lapsos de tiempo tan pequeños, sin contar que algunos motores pueden girar a 12.000 rpm o más; no son suficientes para lograr un llenado y un vaciado óptimo. Por tanto la solución esta en aumentar el tiempo que permanecen abiertas las válvulas.
Avance de la apertura de la admisión (AAA)
Según el ciclo teórico, visto antes, la válvula de admisión se abre apenas el pistón comienza a descender, pero en la realidad esto sucede mucho antes, cuando el pistón va subiendo a la vez que empuja los gases de escape hacia fuera. El AAA se expresa en grados, marcando el ángulo en el cual se encuentra el cigüeñal, cuando la válvula comienza a abrirse y permite que la válvula este abierta del todo cuando el pistón empiece a descender, facilitando un mejor llenado del cilindro.
Retraso del cierre de la admisión (RCA)
Experimentos de laboratorio han demostrado que los gases frescos siguen entrando al cilindro a pesar de que el pistón comience a subir, esto se debe a la inercia que traen dichos gases. Por tanto la válvula de admisión permanece abierta durante un pequeño lapso del ciclo de compresión, con esto se logra un mejor llenado y por ende una explosión más fuerte.
Avance en la apertura del escape (AAE)
Al igual que en AAA, lo que se hace es aprovechar la presión existente dentro del cilindro, al final de la carrera de explosión, cuando el pistón aún esta bajando, abriendo la válvula de escape, para así lograr una mejor salida de los gases quemados.
Retraso en el cierre del escape (RCE)
Cuando el pistón ha llegado al punto más alto y comienza su descenso en un nuevo ciclo de admisión, la válvula de escape permanece abierta, aprovechando la inercia de los gases quemados y el empuje que ejercen los gases frescos que ya han comenzado a entrar, este pequeño retraso ayuda a un barrido casi óptimo de los gases quemados, permitiendo un llenado mejor del cilindro.
El cruce de válvulas
Al final resulta que las válvulas permanecen abiertas por más de media vuelta del cigüeñal, con lo cual durante una determinada fracción de tiempo, ambas válvulas permanecen abiertas simultáneamente, facilitando la salida de los gases quemados y el llenado del cilindro con mezcla fresca, sin lo cual sería muy difícil conseguir un buen rendimiento en los motores de 4 tiempos.
El carácter final de cada motor depende en gran medida del tiempo que tarde dicho “cruce”, así un motor tranquilo, que produce la potencia a bajas revoluciones, tiene generalmente un cruce de válvulas pequeño, por el contrario, un motor puntiagudo, de una moto deportiva, siempre lleva un mayor cruce de válvulas. Estos parámetros los determinan los diseñadores según las intenciones de cada moto en especial y son las levas las que con sus diferentes perfiles hacen que las válvulas permanezcan más o menos tiempo abiertas, debido a esto se habla de colocar un eje de levas “caliente”, lo cual traduce que es más cruzado.
Diagrama de distribución
Si se dibujan en forma circular los ángulos que comprende cada ciclo, se tiene lo que se conoce como el diagrama de distribución, donde se aprecia claramente el ángulo que describe cada válvula, con el avance, el retraso y el cruce.
En busca de potencia
Los fabricantes de motos, buscando más caballos en sus motores han tenido que aumentar el número de rpm a que trabajan, por consiguiente han recurrido cada vez más a tiempos mayores de cruce de válvulas; pero esto hace que los motores pierdan potencia a bajas revoluciones, debido a que dicho cruce sólo rinde sus frutos a altas revoluciones. Por el contrario cuando un motor se diseña pensando en un funcionamiento tranquilo, se recurre a un cruce mucho menor, con lo cual la potencia llega a pocas vueltas, pero sin mucho brillo a regímenes elevados. Ahora espero que entiendan por que una típica cruiser al estilo americano con sus 45 caballos se pasea tranquila en cuarta a 40 km/h, mientras una superbike, con todo y sus más de 100 caballos a ese ritmo pide primera.
Texto y Graficos: Carenaje.
VER EL MOTOR DE 4 TIEMPOS – parte 1 – CONCEPTOS BÁSICOS
VER EL MOTOR DE 4 TIEMPOS – parte 2 – EL CICLO TEÓRICO
Edición 11
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