Los 4 tiempos del motor a gasolina

Los motores de gasolina tradicionales se rigen bajo los criterios del ciclo Otto.

Los motores de combustión interna reciben dicho nombre porque la energía mecánica generada a partir de la combustión se produce en el interior de la cámara destinada a tal fin, a diferencia de otros motores como el de vapor.

La combustión de carburante y oxígeno permite el movimiento de un pistón, que propicia el avance del vehículo. Pero dicho proceso se puede hacer de varias formas distintas, siendo el ciclo Otto el más habitual en motores de gasolina.

En 1862, el inventor francés Alphonse Beau de Rochas ideó este tipo de motor, pero fue el alemán Nikolaus August Otto quien construyó uno cuatro años más tarde en sus dos versiones: dos y cuatro tiempos. Un pleito posterior le permitió a Beau de Rochas recibir una compensación económica, pero fue Otto quien se quedó con la fama y dio nombre al motor de gasolina tal y como lo conocemos hoy.

El motor de cuatro tiempos

Este tipo de motor utiliza cuatro fases para completar el ciclo: admisión, compresión, explosión y escape. Para todo ello utiliza dos giros del cigüeñal. Es el tipo más utilizado en la actualidad, ya que ofrece un mejor rendimiento y genera menos contaminación, además de consumir menos y producir menos vibraciones y desgaste. Por el contrario, pesa más y es más caro, incrementándose también el gasto de las reparaciones.

1- Admisión

Se inicia cuando el pistón se encuentra en el punto muerto superior (punto más alto) y termina cuando llega al punto muerto inferior (punto más bajo). La válvula de admisión está abierta y la de escape cerrada. El movimiento descendente crea un efecto de succión que hace que la mezcla entre en la cámara de combustión. El cigüeñal ha girado 180 grados y el árbol de levas 90 grados.

2- Compresión

Al llegar al punto muerto inferior, la válvula de admisión también se cierra, ascendiendo el pistón y reduciendo el volumen de la cámara de combustión. Ello comprime la mezcla. El cigüeñal ya ha dado una vuelta completa, mientras que el árbol de levas ha completado un giro de 180 grados.

3- Explosión

Al comprimirse por completo la mezcla y permanecer las válvulas de admisión y escape cerradas, la bujía crea una chispa que quema la mezcla. La explosión generada empuja el pistón hacia abajo. El cigüeñal ha completado un giro total de 540 grados, mientras que el árbol de levas ha rotado 270 grados.

4- Escape

Cuando el pistón vuelve al punto muerto inferior, la válvula de escape se abre, propiciando que este vuelva a ascender y expulse los gases resultantes de la explosión. A continuación, se repite el ciclo. El cigüeñal ha recorrido dos vueltas completas y el árbol de levas una.

El motor de dos tiempos

Es utilizado principalmente en motores de poca cilindrada y económicos al ser más sencillo (no cuenta con sistema de distribución) y ofrecer una menor eficiencia, pero permitir una mayor potencia a igualdad de cilindrada que los de cuatro tiempos. Además, se puede colocar en cualquier posición al no utilizar el cárter para almacenar el aceite, que ya se incluye en la mezcla para lubricar las piezas. Completa todo el proceso con un único giro del cigüeñal.

Los motores de dos tiempos son muy habituales en motosierras, ciclomotores y, en general, mecanismos que requieren un motor pequeño y barato.

1- Compresión y aspiración

El pistón asciende y comprime la mezcla de aire, combustible y aceite. Esto crea un vacío en el cárter y, al finalizar su recorrido, el pistón deja libre una lumbrera u orificio de aspiración que permite que el cárter se llene de nuevo con la mezcla.

2- Explosión y escape

La bujía crea una chispa que prende la mezcla comprimida, creando una explosión que empuja el pistón hacia abajo. Eso provoca que la mezcla se comprima en el interior del cárter. El pistón libera el canal de escape del cilindro, saliendo los gases resultantes. A través de la lumbrera que conecta el cárter con el cilindro, la mezcla precomprimida llena este y libera el resto de gases, iniciándose de nuevo el ciclo.

Rendimiento

Un motor de ciclo Otto debe trabajar con una proporción de aire y combustible lo más equilibrada posible, por lo que cuenta con un margen muy estrecho. Esta proporción se conoce como factor lambda e, idealmente, tiene una proporción estequiométrica de 14,7 partes de aire por una de combustible.

Si administramos más aire, la mezcla se empobrece y, aunque los consumos y las emisiones se reducen, también lo hace el par máximo. Por el contrario, si la proporción de aire se reduce, el par y la potencia se incrementan a costa de un mayor consumo y emisión de gases contaminantes.

Cuál es el orden de los 4 tiempos del motor

La mayoría de los automóviles se mueven gracias al trabajo realizado por un motor de 4 tiempos, ya sean de gasolina o diésel. Te explicamos por qué se llaman de 4 tiempos y cómo funcionan.

Se define como motor de 4 tiempos a los motores que para completar un ciclo de trabajo lo hacen en 4 fases claramente separadas. Normalmente se habla de motores de 4 tiempos referidos a motores de combustión interna y sus 4 fases son: admisión, compresión, explosión y escape.

Estas cuatro fases completan un ciclo de trabajo y se efectúan en tiempos diferentes durante el funcionamiento del mismo. Esta es la diferencia básica frente a los motores de 2 tiempos, que realizan dos de las fases de manera simultánea. Debido a que cada fase se realiza en un momento separado, cada cilindro de un motor de 4 tiempos necesita hacer 2 movimientos de ascenso y descenso para completar el ciclo.

Dependiendo del ciclo termodinámico que realicen, los motores de 4 tiempos pueden ser de ciclo Diésel, Otto o Atkinson.

Cómo funciona un motor de 4 tiempos

Un motor de 4 tiempos de combustión interna funciona completando el ciclo termodiámico en 4 fases. En la primera fase se realiza la admisión del aire o de la mezcla de aire y combustible, dependiendo de si se trata de un motor de inyección directa o indirecta, respectivamente. Esta fase se realiza en los motores de pistones de movimiento alternativo aprovechando la succión que realiza el pistón en su movimiento del punto muerto superior al punto muerto inferior y abriendo las válvulas de admisión.

Una vez llegado al punto muerto inferior, el pistón inicia su recorrido hacia el punto muerto superior comprimiendo el aire o la mezcla de aire y combustible, es la fase de compresión, para la cual las válvulas permanecen cerradas.

Casi al final del recorrido hacia el punto muerto superior, el calor y la presión generados en esta fase hacen que la mezcla sea altamente inflamable y está a punto de comenzar la siguiente fase: la explosión en los motores de gasolina o ciclo Otto y la expansión en los Diésel. Hemos completado una vuelta completa del cigüeñal.

La tercera fase del ciclo es en la que se realiza realmente el trabajo y se desata la energía. Por este motivo se conoce como fase de explosión, expansión o trabajo. En los de gasolina se trata de una explosión y en los diésel de una expansión provocada por la energía de la combustión. En los motores de gasolina es necesario activar la reacción mediante una chispa, mientras que en los diésel son la presión y la temperatura provocadas por la compresión las que generan el inicio de la deflagración del aire y el combustible.

La energía liberada empuja el pistón hacia el punto muerto inferior.

Al llegar al final de su recorrido descendente, el pistón vuelve a subir con inercia y empuja los gases producidos por la combustión, abriendo la válvula de escape para vaciar de nuevo la cámara de combustión y dejarla lista para empezar un nuevo ciclo de admisión. Es la fase de escape.

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