Funcionamiento del motor de 4 tiempos

Los motores de cuatro tiempos necesitan cuatro carreras del pistón y dos vueltas completas del cigüeñal para completar el ciclo combustión.

Los cuatro tiempos son los siguientes:

1.- Admisión: En esta fase el piston baja, la válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En este primer tiempo el cigüeñal da 180º, el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.

2.- Compresión: Al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra,y el pistón asciende comprimiendo el gas contenido. Por su parte, el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º. Ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.

3.- Explosión: El gas alcanza la presión máxima y la chispa salta en la bujía provocando la inflamación de la mezcla. Una vez provocada la combustión, ésta progresa rápidamente incrementando la temperatura en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. En esta tercera fase, el cigüeñal alcanza los 180º y el árbol de levas los 240º, las válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.

4.- Escape: En esta fase el pistón empuja los gases procedentes de la combustión y estos son expulsados a través de la válvula de escape, que permanece abierta. Cuando se alcanza el final de carrera superior, la válvula de escape se cierra y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En esta fase, el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º y su carrera es ascendente.




En esta animación se muestra el funcionamiento del motor de cuatro tiempos, y a continuación podéis ver el funcionamiento real de un motor de cuatro tiempos a través de un video desde el interior del cilindro.

Animación: Animated Engines

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Los motores de nuestras clásicas

El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica. El ciclo Otto es el ciclo termodinámico ideal que se aplica en los motores de combustión interna. Se caracteriza porque todo el calor se aporta a volumen constante. El ciclo consta de cuatro procesos:

--> 1-2: Compresión adiabática.
--> 2-3: Admisión, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil.
--> 3-4: Fuerza, adiabática o parte del ciclo que entrega trabajo.
--> 4-1: Escape, cesión del calor residual al medio ambiente a volumen constante.

Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo de Otto, los motores de dos tiempos y los motores de cuatro tiempos.

Motores de 2 tiempos: Ciclo de 2 tiempos

1. Admisión - Compresión: Cuando el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior) empieza a desplazarse hasta el PMS (Punto Muerto Superior), creando una diferencia de presión que aspira la mezcla de aire y gasolina por la lumbrera de admisión. Cuando el pistón tapa la lumbrera, deja de entrar mezcla, y durante el resto del recorrido el pistón la comprime.

2. Expansión - Escape de Gases: Una vez que el pistón ha alcanzado el PMS y la mezcla está comprimida, se la enciende por una chispa entre los dos electrodos de la bujía, liberando energía y alcanzando altas presiones y temperaturas en el cilindro. El pistón se desplaza hacia abajo, realizando trabajo hasta que se descubre la lumbrera de escape. Al estar a altas presiones, los gases quemados salen por ese orificio.

El rendimiento de este motor es inferior respecto al motor de 4 tiempos, ya que tiene un rendimiento volumétrico menor y el escape de gases es menos eficaz. También son más contaminantes. Por otro lado, suelen dar más potencia para la misma cilindrada, ya que este hace una explosión en cada revolución, mientras el motor de 4 tiempos hace una explosión por cada 2 revoluciones, y cuenta con más partes móviles. Éste tipo de motores se utilizan mayoritariamente en motores de poca cilindrada.

A continuación podeís ver como funciona un motor de 2 tiempos:

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Motores de 4 tiempos: Ciclo de 4 tiempos

1. Durante la primera fase el pistón se desplaza hasta el PMI y la válvula de admisión permanece abierta, permitiendo que se aspire la mezcla de combustible y aire hacia dentro del cilindro.

2. Durante la segunda fase las válvulas permanecen cerradas y el pistón se mueve hacia el PMS, comprimiendo la mezcla de aire y combustible. Cuando el pistón llega al final de esta fase, la bujía se activa y enciende la mezcla.

3. Durante la tercera fase se produce la combustión de la mezcla, liberando energía que provoca la expansión de los gases y el movimiento del pistón hacia el PMI. Se produce la transformación de la energía química contenida en el combustible en energía mecánica trasmitida al pistón. El la trasmite a la biela, y la biela la trasmite al cigüeñal, de donde se toma para su utilización.

4. En la cuarta fase se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia el PMS, expulsando los gases producidos durante la combustión y quedando preparado para empezar un nuevo ciclo.

A continuación podeís ver como funciona un motor de 4 tiempos:

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Animaciones: keveney

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