El sistema de funcionamiento de los motores térmicos se basa en un ciclo que se repitiendo constantemente. En el caso de los motores de combustión interna este ciclo consta de la entrada de combustible (admisión), combustión del combustible, expansión del cilindro y expulsión de los gases producidos. Este ciclo genera un movimiento mecánico, si el ciclo se repite tendremos un movimiento mecánico constante.
Un motor térmico puede trabajar mediante muchos ciclos distintos. En este apartado explicaremos los distintos ciclos operativos que puede tener un motor de combustión interna, los ciclos reales y los ciclos teóricos.
Ciclos operativos de un motor térmico
Por ciclo operativo entendemos la sucesión de operaciones que el fluido activo ejecuta en el cilindro y repite periódicamente. La duración del ciclo operativo se mide por el número de carreras efectuadas por el pistón para realizarlo.
En este sentido, se distinguen dos tipos de motores térmicos:
- Motor de 4 tiempos. En el motor de cuatro tiempos el ciclo se realiza en 4 carreras del pistón. Este motor realiza un ciclo cada dos revoluciones del árbol motor.
- Motor de 2 tiempos. El ciclo de dos tiempos se realiza solamente en 2 carreras del pistón. Los motores de dos tiempos realizan un ciclo a cada revolución.
Se han ideado, sin embargo, motores en los cuales el ciclo operativo se verifica en 6 carreras del pistón. En este caso particular, cuatro de las seis carreras son empleadas para ejecutar las mismas operaciones del ciclo de cuatro tiempos, y las dos restantes sirven para retener la mezcla combustible en el interior del cilindro con objeto de permitir al combustible, cuando es poco volátil, vaporizarse por completo y difundirse en el aire comburente, o bien realizar un barrido del cilindro con aire puro. Estos motores no han tenido, sin embargo, una difusión práctica.
Ciclos teóricos de los motores térmicos
El ciclo teórico de un motor térmico es una aproximación teórica de su funcionamiento para calcular su rendimiento.
El ciclo de un motor de combustión interna se constituye mediante las transformaciones físicas y químicas que sufre el combustible durante su paso por dentro del motor (compresión, expansión, combustión, transmisión de calor con las paredes, rozamientos en la masa del fluido y con las paredes, etc.)
El examen cuantitativo de estos fenómenos, teniendo en cuenta todas las numerosas variables, representa un problema muy complejo. Por ello, corrientemente se simplifica recurriendo a aproximaciones teóricas, cada una de las cuales está basada en diferentes suposiciones simplificadas, que tienen una aproximación gradualmente creciente.
Ciclos reales de los motores térmicos
El ciclo real de un motor térmico se obtiene experimentalmente por medio de diversos aparatos indicadores. Estos aparatos son capaces de registrar el diagrama de presiones en función de los volúmenes, en un cilindro motor en funcionamiento.
El diagrama indicado refleja las condiciones reales del ciclo y, por tanto, tiene en cuenta también las pérdidas de calor, la duración de combustión, las pérdidas causadas por el rozamiento del fluido, la duración del tiempo de abertura de las válvulas, el tiempo de encendido, así como de inyección y las pérdidas del escape.