Se entiende por ciclo de trabajo a la sucesión de operaciones que la mezcla aire-combustible ejecuta en el cilindro para obtener una carrera de trabajo. La duración del ciclo de trabajo es medida por el numero de carreras efectuada por el embolo para realizarlo. Se entiende por motor alternativo de 4 tiempos, cuando el ciclo se realiza en 4 carreras del embolo, y de dos tiempo cuando el ciclo se realiza solamente en 2 carreras del embolo. Esta nos indica que los motores de 4 tiempo realizan un ciclo de trabajo cada 2 revoluciones (vueltas) del cigüeñal del motor y los de 2 tiempos en cada vuelta.
A.- Funcionamiento del motor Otto de cuatro tiempos:
El pistón perfectamente ajustado al cilindro por los anillos, se mueve de forma rectilínea en ambos sentidos del cilindro. El pistón se encuentra conectado a una de las manivelas del cigüeñal del motor a través de la biela, de forma que el movimiento rectilíneo alternativo del pistón se transforma en movimiento giratorio del cigüeñal.
Al descender el pistón desde el punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI) del cilindro, producto del movimiento giratorio del cigüeñal, este crea un vacío que permite el ingreso de la mezcla aire-combustible a través de la apertura de la válvula de admisión. Una vez que el pistón ha llegado al PMI, finalizando su carrera de admisión de la mezcla, este comienza su carrera ascendente de compresión de la mezcla desde el PMI al PMS, la válvula de Admisión se ha cerrado, de la misma forma ha permanecido la válvula de escape. La mezcla aire combustible no tiene por donde salir y se comprime a un volumen menor. Cuando el pistón se acerca al PMS, se produce una chispa de la bujía, la cual inicia la combustión de la mezcla. La presión y la temperatura dentro de la cámara de combustión se elevan rápidamente.
La presión ejercida empuja al pistón hacia el PMI en su carrera de trabajo. El gran esfuerzo aplicado sobre el pistón se transmite, a través de la biela, a la manivela del cigüeñal que convierte este movimiento descendente en un movimiento de rotación, el cual es transmitido a los otros pistones y a los ejes y engranajes para dar movimiento al automóvil.
Cuando el pistón alcanza el PMI, nuevamente comienza su carrera ascendente de escape empujando los gases quemados a salir con la apertura de la válvula de escape.
El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:
Primer tiempo de admisión de la mezcla aire-combustible al cilindro. El embolo se desplaza desde el punto muerto superior al punto muerto superior al inferior. Válvula de admisión abierta y válvula de escape cerrada (figura 1).
Segundo tiempo de compresión de la mezcla aire-combustible. El embolo se desplaza del punto muerto inferior al punto muerto superior. El embolo comprime la mezcla. Aumenta la temperatura. Válvulas de admisión de escape cerradas (figura 1).
Tercer tiempo de encendido y expansión o trabajo. El embolo se desplaza desde el PMS al PMI. Válvula de admisión y escape cerrada. Una chispa de la bujía inicia la explosión del gas, la presión aumenta y empuja el pistón hacia abajo. Así el gas caliente realiza un trabajo (figura 2).
Cuarto tiempo de escape de los gases producto de la combustión. El embolo se desplaza desde PMI al PMS. Válvula de admisión cerrada y válvula de escape abierta. El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape (figura 2).
B.- Funcionamiento del motor DIESEL:
En teoría, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presión constante. La mayoría de los motores diesel tienen también cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cámara de combustión. En la segunda fase, la de compresión, el aire se comprime a una fracción mínima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 ºC a causa de la compresión. Al final de la fase de compresión el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cámara de combustión y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustión empuja el pistón hacia atrás en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsión.
La eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (r.p.m. o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 r.p.m. No obstante, algunos tipos de motores diesel pueden alcanzar las 2.000 r.p.m. Como el grado de compresión de estos motores es de 14 a 1, son por lo general más pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos.
Hay motores diesel de dos y de cuatro tiempos. Uno de cuatro tiempos se explica aquí:
Primer tiempo (aspiración): Aire puro entra en el cilindro por el movimiento descendente del pistón.
Segundo tiempo (compresión): El pistón comprime el aire muy fuerte y éste alcanza una temperatura muy elevada.
Tercer tiempo (carrera de trabajo): Se inyecta el gasoil, y éste se enciende inmediatamente por causa de la alta temperatura.
Cuarto tiempo (carrera de escape): El pistón empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape.
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