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Motor de 4 tiempos

Motor de 4 tiempos

Un motor de cuatro tiempos es un tipo motor de combustión interna, un motor alternativo. Puede funcionar tanto en ciclo diesel como en ciclo Otto (motor de gasolina). És por lo tanto, un moto termodinámico y de combustión.

La característica més importante es que necesita realizar cuatro carreras del pistón o émbolo para completar el ciclo. Durante estas 4 carreras el cigüeñal realiza dos vueltas completas. Estos cuatro tiempos son: admisión, compresión, combustión o explosión y escape.

En 1861, el alemán Otto experimentó con su primer motor a gas de 4 tiempos. Otto tuvo que abandonar el proyecto debido a dificultades técnicas.

Más tarde, en 1867 los alemanes Otto y Langen idearon un motor de gasolina de 4 tiempos, con la ignición de la mezcla comprimida, que presentaron el año siguiente en París.

El gran acierto de Otto fue provocar la chispa en la mezcla comprimida en lugar de solo aspirada, lo que aumentó tanto la eficiencia como el rendimiento del motor. El motor de gasolina (motor de ciclo otto) lleva una bujía para generar esta chispa en su interior.

Los motores térmicos de 4 tiempos realizan el ciclo en 4 fases o tiempos. La gran mayoría de los motores endotérmicos són de 4 tiempos.

El ciclo de 4 tiempos cada fase corresponde aproximadamente a una carrera de pistón. Las fases comprendidas són las fases siguientes:

Primer tiempo - Admisión de la carga en el cilindro

Admisión de la carga de un cilindro en un motor de 4 tiempos

Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de 4 tiempos de encendido por chispa (otto) o el aire en motores de encendido por compresión.

La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la válvula de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal da 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión está abierta y su carrera es descendente.

Durante el primer tiempo, el pistón en la carrera hacia la parte baja crea una aspiración del fluido en el cilindro. En la cámara de combustión se abre, a su debido tiempo, la válvula de aspiración para permitir la entrada del aire o de la mezcla gaseosa combustible.

La válvula empieza a abrirse antes de iniciarse la carrera y se cierra después de realizar la carrera.

Segundo tiempo - Compresión de la carga en el cilindro

Fase de compresión en un motor de 4 tiempos de gasolina

El pistón llega al final de carrera inferior. En este segundo tiempo, la válvula de admisión se cierra, el pistón empieza a subir comprimiendo el gas contenido en la cámara. En el segundo tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.

Cerrada la válvula de aspiración durante la carrera de retorno del pistón, la carga es comprimida en la cámara de combustión hasta un valor máximo, que se alcanza al final de dicha carrera.

En este instante, el volumen de la carga queda reducido a una fracción del volumen que tenia al principio de la carrera; esta fracción esl a de la relación volumétrica de compresión.

Tercer tiempo - Combustión y expansión

Fase de explosión en un motor de 4 tiempos

Al no poder llegar al final de carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de gasolina, salta la chispa en la bujía provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diesel, se inyecta con jeringa el combustible que se autoinflamables por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro.

En ambos casos, tanto en el motor diesel como en el motor otto una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón.

Esta es la única fase del motor de 4 tiempos en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal da 180º mientras que el árbol de levas da 240º, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.

Poco después del final de la carrera de compresión se produce el encendido de la mezcla por medio de una chispa eléctrica, o también el encendido espontáneo del combustible inyectado en la cámara de combustión, con el consiguiente aumento de temperatura y de presión originado por el calor de la combustión.

El valor alcanzado por la presión después del encendido es, aproximadamente, de 2 a 4 veces superior al que tenía inicialmente, por lo que el pistón es empujado hacia abajo. Antes de que la carrera de trabajo se complete, comienza a abrirse la válvula de escape y los gases de la combustión, que están todavía bajo cierta presión, empiezan a salir.

Cuarto tiempo - Expulsion o escape de los productos de la combustión

Espulsión de los gases el la fase de escape en un motor de 4 tiemposEn esta fase del motor de 4 tiempos el pistón empuja cuidadosamente, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al final de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reinicie el ciclo. En este tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º y su carrera es ascendente.

Durante la siguiente carrera el retorno hacia el punto muerto superior (P.M.S), el pistón expulsa los gases de la combustión a través de la válvula de escape.

Al final de la carrera, o poco después, se cierra la válvula de escape. Entretanto permanece abierta la válvula de aspiración y comienza un nuevo ciclo, que se repite con regularidad.

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Última revisión: 28 de noviembre de 2017