Queridos lectores,monkymaniacos , en este artículo voy a afrontar un tema de mecánica profunda ,quizá algo compleja. No se si conseguiré que os guste más la mecánica , o por el contrario que la detestéis. Como me llevo bien con la mecánica intentaré hacerlo lo más ameno posible. Seguidamente os mostraré como se juega con la apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape para mejorar el rendimiento global del motor.
¿Que es un motor Otto?
Pues empezaremos por lo simple un motor Otto simplemente tiene como clave que el calor proporcionado durante la combustión se realiza a volumen constante.
En los motores térmicos de cuatro tiempos el ciclo de trabajo se realiza en cuatro fases. Denominadas admisión, compresión, expansión y escape. Durante cada una de estas fases el pistón realiza una carrera o desplazamiento desde un punto inferior al superior. La diferencia de volúmenes marcará la relación de compresión ,que simplemente es la diferencia existente entre el PMI al PMS.
Vale hasta aquí todo muy sencillo ,en la foto se pueden identificar ,el pistón el cilindro y bajo el cilindro encontramos una biela que sirve de unión entre el cigüeñal y el pistón. El objetivo es poder transformar el movimiento lineal del pistón en rotatorio ,para poder llevarlo a las ruedas. ¿Seguís vivos?
Admisión: La válvula de admisión se abre antes de que el pistón inicie el desplazamiento desde el PMS al PMI ,de hecho aunque parezca contraproducente se abre mientras el pistón asciende (a este ángulo de le llama ángulo de avance de admisión ) y la válvula de escape permanece abierta,con esto conseguimos limpiar la cámara de combustión de los gases ya quemados ,ya que la mezcla (hemos supuesto inyección indirecta) se ve favorecida por la tendencia de los gases de escape a salir por la válvula de escape.También conseguimos que el aire ya esté en movimiento dentro de la cámara de combustión durante el desplazamiento del PMS al PMI.
En el ciclo ideal la válvula de admisión se cierra en el PMI ,pero como he dicho antes «no es oro todo lo que reluce» ,la válvula de admisión permanece abierta durante cierto tiempo a pesar de que el pistón comience su carrera de ascenso hacia el PMS. Este ángulo es denominado RCA (retraso de cierre de la válvula de admisión) y puede superar los 50º. Con esto conseguimos que el cilindro se siga llenando hasta que se empieza a generar presión ,tiempo perfecto para cerrar la válvula de admisión .
Compresión : Nos situamos en el ascenso del pistón ,imaginaros que estáis dentro de la cámara de combustión ,ahora mismo hemos sobrepasado el RCA ,el pistón esta ascendiendo y tenemos las válvulas de admisión y escape cerradas .Con esto que se consigue disminuir el volumen restante, y aumentar la presión y temperatura.Valores altos de presión favorecerán un buen rendimiento ,sin embargo este valor esta limitado por el hecho de que si la presión y temperaturas son excesivas nuestra mezcla se inflama (a este fenómeno se le llama detonación) y puede provocar grandes daños en el motor ya que en caso de ocurrir se haría una fuerza en sentido contrario al ascenso del pistón.
Explosión: Os vuelvo a poner en situación tenemos la mezcla a una temperatura y presión optimas y estamos cerca del PMS, en este momento se inicia con el salto de la chispa de la bujía la explosión de la mezcla .El momento en el que salta la chispa no coincide con el PMS ,se realiza antes ya que si se realizara en el PMS cuando la mezcla explote ya se habrá recorrido parte de la carrera descendente del pistón ,y no se podría aprovechar de una manera tan efectiva la fuerza proporcionada por la explosión. Recuerdo que nuestro objetivo es llevar la fuerza al cigüeñal para su posterior llegada a las ruedas. Por eso se intenta avanzar el encendido lo justo para que en esos dos milisegundos que dura la explosión el pistón llegue al PMS y la mezcla explote.
El valor del avance de encendido depende del mapa de encendido y esta almacenado en la unidad de control del motor, su valor de adelanto está configurado por un montón de parámetros del motor como las revoluciones,la carga en el acelerador,la presión en el colector de admisión ,la temperatura del motor…
Escape:Estamos en el último tiempo como si de un partido de basket estuviéramos hablando, así que hay que finalizar. De la fase de explosión podemos concluir que el avance de encendido juega un papel muy importante con el conseguimos que la presión ejercida en el pistón sea máxima,es más, la potencia del motor dependerá de la presión media en el pistón y de las revoluciones a las que gira.
Estamos en la fase de descenso del pistón tenemos las válvulas de admisión y escape cerradas hasta ahora. Antes de que se alcance el PMI la válvula de escape se abre para que se inicie lo antes posible la evacuación de los gases de escape este ángulo es denominado el AAE (ángulo de avance de apertura de la válvula de escape). La válvula de escape no se cerrará hasta que no se sobrepase el PMS,y de nuevo ya estaríamos en la fase de admisión .Los gases de escape siguen teniendo inercia dentro de la cámara de combustión motivo por el que si prolongamos el RCE (retraso del angulo de cierre de la válvula de escape) conseguimos maximizar la evacuación de los gases ya quemados ,además teniendo la válvula de admisión abierta ayudaremos a que la nueva mezcla entrante por la válvula de admisión empuje a los gases.
Y es que no interesa tener gases quemados en la cámara de combustión,porque ocuparán un volumen que no podrá ser utilizado por la mezcla limpia. Un concepto que no he comentado es que el instante en el que la válvula de admisión y escape permanecen abiertas se denomina cruce de válvulas, esta es la causante de los famosos petardeos en coches de grandes potencias. Y es que conseguimos que gracias al derroche de gasolina esta pueda pasar directamente al colector de escape ya que las válvulas de admisión y escape están abiertas, allí debido a las altas temperaturas de los gases quemados puede darse que explote. ¡Bendito derroche!