Un motor de quatre temps és un motor de pistó amb una carrera per dos revolucions del igonyal. Amb un motor dièsel de quatre temps, l'aire es comprimeix durant la carrera de compressió, escalfant. A la fi de la carrera de compressió, el combustible s'injecta a través d'un injector i es produeix una combustió espontània. Els gasos de combustió en expansió empenyen el pistó cap avall durant la carrera de treball, que impulsa el motor.
Els motors de 4 temps poden ser de cicle Otto o de cicle Dièsel. No obstant això a l'efecte de rendiment dels analitzem conjuntament.
Els motors d'explosió aprofiten l'energia química del combustible (gasolina, gasoil, etc.). En el moment de l'explosió aquesta energia es converteixi en energia tèrmica. Gràcies als diferents elements del otor, aquesta energia tèrmica es converteix en energia mecànica (en aquest cas energia cinètica) a l'fer girar un eix.
El rendiment és la relació d'energia que s'aprofita en aquestes transformacions. Segons les lleis de la termodinàmica mai podrà ser superior a 1 en un model teòric. En un cicle real, a la pràctica tampoc podrà arribar mai a 1.
Segons nya segona llei de la termodinàmica, cap motor real o ideal pot convertir en treball mecànic tota la calor introduït. Per tant, només una fracció de la calor subministrat per la combustió serà transformada en treball; aquesta fracció representa el rendiment tèrmic del otor.
Llavors definim, rendiment tèrmic ideal a la relació entre la quantitat de calor transformada en treball útil i la quantitat de calor subministrada a el fluid.
Com el treball útil equival a la diferència entre la calor subministrat Q 1 i la calor sostret Q 2 tenim:
Qualsevol pot formar-se una idea més completa del concepte de rendiment tèrmic i adquirir familiaritat amb la interpretació dels diagrames examinant la successió de transformacions en coordenades PV i TS per a un cicle ideal.
Rendiment tèrmic en la fase de compressió
La zona groga (L2) representa el treball realitzat pel pistó. El pistó es mou des del punt mort inferior fins al punt mort superior.
Rendiment tèrmic en la fase de combustió d'un motor de 4 temps
S'introdueix de forma instantània la calor produïda per la combustió, ja que el cicle és a volum constant. La zona blava QI representa la calor subministrat.
Rendiment tèrmic en la fase d'expansió d'un motor tèrmic
El pistó es mou, per defecte, de la pressió del luid, des del punt mort superior a el punt mort inferior. El treball LI produït pel fluid actiu durant l'expansió està representat en coordenades PV, per la zona ratllada compresa entre la línia d'expansió adiabàtica superior i l'eix de les abscisses.
Rendiment tèrmic en la fase d'escapament dels gasos
En aquest instant sobrevé la fuita a volum constant i durant aquesta fase del icle es sostreu la calor Q2 mentre la pressió descendeix. A la part dreta, la calor Q està representat, en coordenades TS, per la superfície blau fosc. En violeta es representa el treball útil i en blau clar la calor utilitzat.
Com el treball útil, evidentment, igual a la calor utilitzat, podem escriure:
d'aquesta manera podem simplificar el càlcul de la feina útil i del rendiment tèrmic de cicle usant els valors Q 1 i Q 2 en lloc de L 1 i L 2 .
