Motor de cuatro tiempos: cómo funciona y cuáles son sus ventajas
Un motor de cuatro tiempos, o coloquialmente de cuatro tiempos, es un motor de combustión de pistón que funciona en cuatro tiempos. Esto significa que el ciclo de trabajo del motor se realizará durante cuatro carreras del pistón y dos revoluciones del cigüeñal.
Los ciclos de trabajo son ligeramente diferentes para motores de chispa y diesel dependiendo de cómo se enciende la mezcla. Entonces, veamos cómo funcionan un motor de gasolina de cuatro tiempos y un motor diesel de cuatro tiempos.
Tabla de contenido
Función de motor de cuatro tiempos
Dado que los ciclos de trabajo de los motores de gasolina y diésel son ligeramente diferentes, hablaremos de ambos por separado.
Motor de gasolina de cuatro tiempos
1. Carrera de admisión
A medida que el pistón se mueve hacia abajo, el espacio sobre el pistón aumenta y, al mismo tiempo, las válvulas de admisión también se abren. Esto provoca una caída de la presión sobre el pistón (la presión sobre el pistón es inferior a la presión atmosférica). Esta diferencia de presión permitirá que el motor succione el aire necesario hacia los cilindros a través del tubo de admisión.
Pistones del motor: ¿Cómo funcionan?
Sin embargo, además del aire mismo, el combustible también ingresa a los cilindros. El aire y el combustible juntos forman una mezcla inflamable. La mezcla de encendido se forma en los canales de admisión, el colector de admisión o el cilindro, según la tecnología de inyección de combustible.
2. Compresión
Después de que el pistón alcanza su punto muerto inferior y termina la fase de admisión, comienza a moverse hacia arriba. El pistón comprime la mezcla con su movimiento ascendente, que como resultado se calienta, y debido a que no puede expandirse, la presión también aumenta.
Relación de compresión: ¿Qué efecto tiene en el motor?
La alta temperatura y presión favorecen la vaporización del combustible y su mezcla con el aire, haciendo más explosiva la mezcla. Sin embargo, la mezcla no debe comprimirse demasiado durante la compresión para que no alcance la temperatura de autoignición del combustible (combustión por detonación). Durante la compresión, las válvulas de admisión y escape están cerradas.
3. Expansión
Durante esta fase, comienza el proceso de combustión. Una chispa salta sobre la bujía y enciende la mezcla comprimida. Después de la ignición, la mezcla comienza a expandirse, empujando el pistón y moviéndolo hacia abajo hasta su punto muerto inferior, convirtiendo la energía térmica en trabajo mecánico.
4. Escape
Durante esta fase, las válvulas de escape se abren para permitir que los gases de escape salgan del cilindro. Al final de la expansión, la presión en el cilindro es mayor que la presión atmosférica, por lo que los gases de escape son forzados a salir del cilindro. El pistón expulsa los gases de escape restantes a medida que se mueve hacia su punto muerto superior.
Sin embargo, para mejorar el vaciado de los cilindros, las válvulas de escape se cierran solo después de que el pistón alcanza su punto muerto superior y las válvulas de admisión ya están abiertas.
Una vez finalizados los cuatro ciclos, el ciclo de trabajo del motor comienza de nuevo.
Motor diésel de cuatro tiempos:
El principio de funcionamiento de un motor diésel de cuatro tiempos es muy similar al funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos. La principal diferencia es que solo se introduce aire limpio en los cilindros. Después de comprimirse y calentarse, se inyecta combustible diesel y la mezcla resultante se enciende por calor de compresión.
1. Carrera de admisión
El pistón se mueve desde su punto muerto superior hacia abajo hasta su punto muerto inferior, aumentando el espacio sobre el pistón y abriendo las válvulas de admisión. Esto hace que la cantidad necesaria de aire ingrese a los cilindros a través del tubo de admisión.
2. Compresión
Después de que el pistón alcanza su punto muerto inferior y termina la fase de admisión, comienza a moverse hacia arriba. Así, el pistón se desplaza desde su punto muerto inferior de vuelta a su punto muerto superior mientras que su movimiento hacia arriba comprime el aire, que como resultado se calienta pero también aumenta su presión.
Justo antes de que el pistón alcance su punto muerto superior, se inyecta combustible en la cámara de combustión, que se mezcla, vaporiza y enciende, provocando la expansión.
3. Expansión
Después de que se enciende la mezcla, la energía térmica del combustible se libera al quemarse, lo que se manifiesta por un aumento en la presión del gas en el cilindro. Así, la presión del gas actúa sobre el pistón del motor, que convierte la energía térmica del combustible en trabajo mecánico del motor. Durante la expansión, el pistón del motor se mueve desde su punto muerto superior hasta su punto muerto inferior.
4. Escape
Durante la última parte del ciclo de trabajo de un motor diesel de cuatro tiempos, el pistón se mueve desde su punto muerto inferior a su punto muerto superior con las válvulas de escape abiertas. Esto significa que el pistón empuja los gases de escape a través del sistema de escape hacia el aire con un movimiento ascendente. Las válvulas de escape se cierran justo antes de que el pistón alcance su punto muerto superior.
Sistema de escape: ¿Cuáles son sus principales componentes?
Lo mismo se aplica a un motor diésel de cuatro tiempos y a un motor de gasolina de cuatro tiempos. Una vez finalizados los cuatro ciclos, el ciclo de trabajo del motor comienza de nuevo.
Un turbocompresor se usa a menudo para motores de cuatro tiempos para crear presión de sobrealimentación. En el pasado, sin embargo, la sobrealimentación de motores mediante un compresor estaba relativamente extendida. Pero veamos las ventajas y desventajas de un motor de cuatro tiempos en comparación con un motor de dos tiempos.
Ventajas de un motor de cuatro tiempos:
- Menor consumo de combustible
- Funcionamiento más equilibrado y refinado
- Potencia suficiente incluso a velocidades más bajas
- Mejor sistema de lubricación
- Bajo consumo de aceite del motor
- Menos emisiones
- Mejor refrigeración del motor
- Servicio más prolongado vida
Desventajas de un motor de cuatro tiempos:
- Mayor peso
- Diseño más complejo
- Reparaciones más costosas en caso de falla
- Se requieren dos revoluciones del cigüeñal y cuatro carreras del pistón para un ciclo de trabajo del motor