Motor cuatro tiempos

Este consiste en un motor de combustión interna que puede basarse en el ciclo de Otto (encendido por chispa) o en el ciclo de Diesel (encendido por compresión) y en el cuál el pistón realiza cuatro carreras o tiempos que equivalen a dos vueltas completas del cigüeñal.

Una vez que tenemos en mente lo que significa motor de cuatro tiempos y tenemos una ligera idea de los componentes y características de un cilindro, podemos proceder a relatar de forma más específica los cuatro tiempos de los que venimos hablando:

Primer tiempo o carrera de admisión: en esta fase el descenso del pistón, con la válvula de admisión abierta por el empuje del árbol de levas, aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado por chispa o el aire en motores de encendido por compresión. Si estamos ante una inyección indirecta el combustible se descarga en el conducto de admisión, si se trata de inyección directa, se descarga dentro del cilindro. En los motores Diesel la inyección de combustible se realiza en el tercer tiempo y si fuese de modo indirecto, se realizaría en una precámara de combustión, cosa que hablaremos en otro artículo.

La válvula de escape permanece cerrada en este primer tiempo evitando así la salida de aire o combustible. Se debe tener en cuenta que la entrada de aire es variable según la admisión sea natural (por efecto de la presión atmosférica) o esté forzada por la acción de un turbocompresor o sobrealimentador que eleva la presión para conseguir una mayor cantidad de aire en la admisión.

Cuando termina este tiempo el cigüeñal ha girado 180º y el árbol de levas  90º.

Segundo tiempo o carrera de compresión: al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, y el pistón asciende aportándole un trabajo al contenido del cilindro para que se produzca un aumento de la presión y de la temperatura. Al finalizar este segundo tiempo el cigüeñal ha completado una vuelta y el árbol de levas ha girado 180º. Añadir además que ambas válvulas se encuentran cerradas por razones que se consideran evidentes.

Como último apunte, hay que tener en cuenta que la relación compresión en los dos tipos de ciclos es distinta, siendo mucho mayor en el Diesel debido a que todo el contenido del cilindro es gas (fluido compresible) mientras que si se encuentra combustible en la mezcla, la compresión es menor debido a que es un fluido incompresible.

Tercer tiempo o explosión-expansión: al llegar al final de la carrera de compresión el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido por chispa la combustión es inducida por la bujía, cerca del final de carrera ascendente, provocando la inflamación de la mezcla; mientras que en los motores Diesel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, empezando cerca del final de carrera de compresión y continuando en la primera parte de la expansión. Este combustible se autoinflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro, sin la necesidad de una fuente de ignición.

Una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro, expandiendo los gases y cediendo trabajo al pistón. Siendo por tanto la única fase en la que se obtiene trabajo.

En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas  gira 90º. Ambas válvulas continúan cerradas y su carrera es descendente.

Cuarto tiempo o carrera de escape: en esta fase el pistón empuja, mediante el movimiento ascendente, los gases de la combustión, los cuales se evacúan a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo.

Se ha completado por tanto las dos revoluciones del cigüeñal y el árbol de levas vuelve a su posición de inicio.

Como aclaración es de importancia subrayar que los gases de escape no salen directamente al exterior sino que pasan por una serie de procesos de depurado fundamentales para reducir sus efectos nocivos, pero de eso ya se hablará más adelante.

Ventajas de los motores cuatro tiempos:

Reducción del consumo y de la contaminación, no se producen pérdidas debido a que la admisión y la expulsión se producen de forma separada. No es necesaria la mezcla del combustible con ningún tipo de lubricante.

Desventajas de los motores cuatro tiempos:

Es un motor más cotoso debido a su complejidad tecnológica y técnica además de una reparación más complicada. También cabe destacar un peso más elevado.

S.J.