El motor de combustión interna de movimiento alternativo, ya sea de ciclo Otto o motor Diésel, puede presentar un mecanismo de cuatro tiempos o de dos tiempos. En el caso de los motores de 4 tiempos, se requieren dos vueltas del cigüeñal y cuatro carreras del pistón para realizar por completo el ciclo termodinámico de ignición. Las cuatro fases que debe llevar a cabo son: Admisión, compresión, combustión y escape.
Características de los motores de 4 tiempos
- Al igual que los motores de dos tiempos, el de cuatro tiempos también basa su funcionamiento en cuatro fases del ciclo termodinámico.
- Los motores de 4 tiempos completan el ciclo termodinámico en 2 giros del cigüeñal, a diferencia del motor de 2 tiempos que lo hace en un solo giro.
- Los componentes del motor de 4 tiempos son parecidos al de 2 tiempos, tales como: Cilindro, pistón, biela, manivela, cigüeñal, etc.
- En este tipo de motor el cárter sirve como reservorio del lubricante.
Como funcionan los motores de 4 tiempos?
A continuación se explican las cuatro fases que cumple un motor de 4 tiempos para hacer el ciclo termodinámico.
Primer tiempo: Admisión
En esta primera fase el pistón desciende y aspira la mezcla aire/combustible en el caso de los motores de encendido provocado o el aire en los que prenden por compresión. La válvula de escape está cerrada y la de admisión se encuentra abierta. El cigüeñal gira 180º en este tiempo y el árbol de levas, 90º. La válvula de admisión se mantiene abierta y el pistón realiza una carrera descendiente.
Segundo tiempo: Compresión
Cuando el pistón finaliza la carrera hacia abajo, la válvula de admisión procede a cerrarse y el gas que está en la cámara se comprime por el ascenso del pistón. En este segundo tiempo, el cigüeñal gira 360º y el árbol de levas, 180º. Ambas válvulas, de admisión y escape, están cerradas y la carrera del pistón es ascendente.
Tercer tiempo: Explosión
Cuando el pistón termina la carrera ascendente, el gas alcanza su máxima presión.
– En los motores que tienen encendido provocado (ciclo Otto), la chispa salta en la bujía y provoca que la mezcla se inflame.
– Cuando el combustible es diésel, se inyecta por el inyector y debido a la presión y temperatura elevada de la recámara, este se autoinflama.
En los dos casos, una vez que inicia la combustión, esta progresa incrementado rápidamente la temperatura y la presión dentro del cilindro. Entonces los gases se expanden y el pistón es empujado. Esta es la única etapa en donde se obtiene trabajo. En el tercer tiempo, el cigüeñal va a girar 180º y el árbol de levas, 90º. Las dos válvulas están cerradas y la carrera será descendente.
Cuarto tiempo: Escape
En esta etapa el pistón, en su movimiento ascendente, empuja los gases de combustión pasando por la válvula de escape, que está abierta. Cuando llega al punto máximo de la carrera ascendente, la válvula de escape cierra y la de admisión abre para reiniciar el ciclo. En el cuarto tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas, 90º.
Partes de los motores de 4 tiempos
Las partes de los motores que operan con un ciclo termodinámico de cuatro tiempos pueden variar dependiendo del tipo. Por ejemplo, los motores diésel difieren en su forma de encendido con los motores de explosión. Mientras uno enciende por compresión, el otro lo hace por medio de una chispa que provoca ignición. Sin embargo, hay partes que son comunes en ambos caos.
- Cilindros: Son unos orificios por los que se mueven los pistones arriba y abajo. Su volumen interno o capacidad útil es conocida como cilindrada.
- Válvulas: El cilindro posee dos válvulas que se empelan para regular la entrada y la salida de combustible.
- Árbol de levas: Es una estructura que se impulsa por acción de una cadena. Las levas giran y permiten abrir o cerrar las válvulas de admisión y de escape en intervalos programados.
- Pistón: Es una estructura que se mueve dentro del cilindro de forma rectilínea, hacia arriba y hacia abajo. Comprime la mezcla para que pueda producirse la combustión. La presión generada en la explosión es lo que mueve el pistón hacia abajo nuevamente. El pistón se une a la biela por medio de un pivote.
- Cigüeñal: Se conecta con la biela por medio de la manivela. Este gira para producir el movimiento ascendente y descendente del pistón. Trabaja sincronizadamente con el árbol de levas.
- Transmisión: El mecanismo de trasmisión se compone por una serie de engranajes que se encargan de la velocidad rotativa del cigüeñal. La transmisión se conecta al embrague y hace que el diente de la cadena haga un giro de forma inversa. Jala la cadena y causa que la rueda gire.
Ventajas y desventajas de los motores de 4 tiempos
Entre las ventajas más destacadas de los motores de 4 tiempos está el hecho de que consume menos combustible, resultando en menos salida de gases y contaminación. Como los intervalos que hay entre cada explosión son amplios, hay menos vibración y desgaste. Esto hace que sea un motor confiable.
Por ser un motor complejo en lo que respecta a construcción, tiene la desventaja de que el peso y el costo son mayores. Por el mismo motivo, las reparaciones también son más caras. Otra desventaja que puede mencionarse es que, en comparación con el motor de 2 tiempos, produce menos potencia en la misma cilindrada.
