Clasificación del motor de 4 tiempos
El motor de cuatro tiempos se clasifica generalmente en 2 tipos:
- Motor de gasolina de cuatro tiempos
- Motor diésel de cuatro tiempos
Veamos cada uno en detalle.
Motor de gasolina de cuatro tiempos
Este tipo de motor se basa en el ciclo Otto. Veamos las partes
individuales de un motor de gasolina de 4 tiempos.
Construcción del motor de gasolina de cuatro tiempos
Un motor de gasolina de cuatro tiempos consta de lo siguiente:
- Un cilindro
- Culata con bujía acoplada
- Pistón con segmentos acoplados
- Biela
- Codo
- Cigüeñal
- Válvulas
En los motores de cuatro tiempos se utilizan válvulas en lugar de
lumbreras. Las dos válvulas empleadas son:
- Válvula de admisión
- Válvula de escape
Estas válvulas son accionadas por medio del árbol de levas, que
gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal.
Principio de funcionamiento del motor de gasolina de cuatro
tiempos
El recorrido del pistón de un punto muerto a otro se denomina
carrera del pistón, y un ciclo de cuatro tiempos consta de cuatro
carreras, que son las siguientes:
- Carrera de admisión
- Carrera de compresión
- Carrera de expansión o de potencia
- Carrera de escape
Carrera de admisión
En esta carrera se abre la válvula de admisión mientras las válvulas
de escape permanecen cerradas. El pistón se mueve del punto muerto
superior al punto muerto inferior, y la carga (aire + combustible)
entra en el cilindro del motor gracias al vacío parcial creado en el
interior. Cuando el pistón llega al PMI, la válvula de admisión se
cierra y el volante de inercia completa media revolución.
Carrera de compresión
En esta carrera, el pistón se mueve del PMI al PMS. El aire del
interior del cilindro se comprime y se calienta. En esta carrera,
ambas válvulas permanecen cerradas. La mezcla que fue aspirada al
cilindro durante la carrera de admisión se comprime en la cámara de
combustión. El calor generado durante la carrera de compresión
vaporiza la mezcla. Cuando el pistón se acerca al punto muerto
superior, la carrera de compresión termina y la bujía produce la
chispa.
Carrera de potencia o de expansión
En esta carrera, tanto la válvula de admisión como la de escape
permanecen cerradas. La carga comprimida se enciende por la alta
intensidad de la chispa y se expande adiabáticamente. Por tanto,
empuja el pistón hacia abajo, es decir, hacia el PMI, para completar
la carrera.
Carrera de escape
Durante la carrera de escape, la válvula de admisión permanece
cerrada y la de escape se abre. El pistón sube del PMI al PMS. La
carrera se completa cuando el pistón llega al punto muerto superior.
En la carrera de escape, en una situación determinada, ambas
válvulas permanecen abiertas durante unos segundos para que la carga
fresca entre en el cilindro del motor y empuje los gases quemados
fuera del cilindro. Este proceso se denomina barrido (scavenging).
Diagrama de distribución de válvulas del motor de gasolina de cuatro
tiempos
Distribución teórica de válvulas:
- La válvula de admisión se abre cuando el pistón está en el
PMS
- La válvula de admisión se cierra cuando el pistón llega al
PMI
- La chispa se produce cuando el pistón llega al PMS
- La válvula de escape se abre cuando el pistón está en el PMI
- La válvula de escape se cierra cuando el pistón está en el
PMS
Distribución real de válvulas:
- La válvula de admisión se abre unos 10°-20° antes del PMS
- La válvula de admisión se cierra 30°-40° después del PMI
para aprovechar el gas en movimiento rápido
- La chispa se produce 20°-35° antes del PMS
- La válvula de escape se abre unos 30°-50° antes del PMI
- La válvula de escape se cierra unos 10°-15° después del PMS
Aplicaciones del motor de gasolina de cuatro tiempos:
- Automóviles
- Motocicletas
- Turismos
- Autobuses
- Camiones
- Aviones
- Grupos de bombeo pequeños
- Generador eléctrico móvil
Motor diésel de cuatro tiempos:
Construcción:
- Un inyector de combustible
- Bomba de combustible
- Cilindro
- Culata
- Válvulas de admisión y escape
- Pistón
- Segmento del pistón
- Biela
- Árbol de levas
- Cigüeñal
- Leva
Principio de funcionamiento del motor diésel de cuatro tiempos:
Los ciclos del motor diésel de cuatro tiempos son los mismos que
los del motor de gasolina.
- Carrera de admisión
- Carrera de compresión
- Carrera de expansión o de potencia
- Carrera de escape
Carrera de admisión:
En la carrera de admisión, la válvula de admisión está abierta y la
de escape permanece cerrada. El aire atmosférico entra en el
cilindro mientras el pistón se mueve del PMS al PMI, debido al vacío
parcial creado en el interior del cilindro.
Carrera de compresión:
En esta carrera, el pistón se mueve del PMI al PMS. Como resultado,
el aire del interior del cilindro se comprime y se calienta. En esta
carrera, ambas válvulas permanecen cerradas. La temperatura del aire
es de unos 800 °C. Al final de la carrera de compresión, el inyector
inyecta el combustible a alta presión sobre el aire caliente
comprimido, de modo que el encendido se produce dentro del cilindro.
Carrera de potencia o de expansión:
Durante esta carrera, ambas válvulas permanecen cerradas. El pistón,
situado en el PMS, es empujado hacia abajo por la expansión del gas
quemado. Así se produce una carrera de potencia.
Carrera de escape:
En esta carrera, la válvula de escape se abre y la de admisión
permanece cerrada. El pistón viaja del PMI al PMS y empuja el gas
quemado fuera del cilindro. Aquí también se utiliza el proceso de
barrido para eliminar por completo el gas quemado.
Diagrama de distribución de válvulas del motor diésel de
cuatro tiempos:
Diagrama de distribución real de válvulas:
- La válvula de admisión se abre a 10°-30° antes del
PMS
- La válvula de admisión se cierra a 20°-50° después
del PMI
- La válvula de escape se abre aproximadamente 40°
antes del PMI
- La válvula de escape se cierra 15° después del PMS
- La inyección de combustible comienza 5°-15° antes
del PMS
- La inyección de combustible se detiene 15°-25°
después del PMS
Aplicaciones del motor diésel de cuatro tiempos:
- Grupos de bombeo pequeños
- En la industria del automóvil
- Compresor de aire
- Plantillas de perforación
- Barcos y buques
- Sierra mecánica
- Bulldozers
- Tanques
- Locomotoras diésel-eléctricas
