El motor de 4 tiempos es el más utilizado en automóviles y motocicletas debido a su eficiencia y menor consumo de combustible en comparación con los motores de 2 tiempos. Se basa en cuatro fases diferenciadas que se repiten de manera cíclica para generar movimiento. A continuación, veremos tanto el ciclo teórico como el ciclo práctico de este tipo de motor.
Ciclo teórico del motor de 4 tiempos
El ciclo teórico del motor de 4 tiempos se divide en cuatro fases que ocurren en dos vueltas completas del cigüeñal (720°). Estas fases son:
1. Admisión
- El pistón se mueve desde el punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI).
- La válvula de admisión se abre y permite la entrada de la mezcla de aire y combustible (en motores de gasolina) o solo aire (en motores diésel).
- Se genera una succión debido al desplazamiento del pistón hacia abajo.
2. Compresión
- La válvula de admisión se cierra y el pistón sube de nuevo del PMI al PMS.
- La mezcla de aire y combustible se comprime, aumentando la presión y la temperatura en la cámara de combustión.
- En los motores de gasolina, la mezcla se enciende por una chispa generada por la bujía. En los motores diésel, el combustible se inyecta y se enciende debido a la alta temperatura por la compresión.
3. Explosión o expansión
- La explosión ocurre cuando la mezcla se inflama, generando una expansión de gases que empujan el pistón de nuevo hacia abajo (del PMS al PMI).
- Esta es la única fase donde se genera potencia que impulsa el cigüeñal y, por ende, el movimiento del vehículo.
4. Escape
- La válvula de escape se abre y el pistón sube del PMI al PMS, expulsando los gases quemados fuera del cilindro.
- Una vez completado este ciclo, el proceso comienza nuevamente.
Ciclo práctico del motor de 4 tiempos
Aunque el ciclo teórico explica la base de funcionamiento de un motor de 4 tiempos, en la práctica existen pérdidas y desfases que afectan la eficiencia del motor. Algunas diferencias clave incluyen:
- Solapamiento de válvulas: En la realidad, las válvulas no se abren y cierran instantáneamente. Existe un momento en el que la válvula de escape sigue abierta mientras la de admisión comienza a abrirse para mejorar el rendimiento.
- Adelanto de encendido: La chispa no ocurre exactamente al final de la compresión, sino unos grados antes del PMS, para que la mezcla se queme en el momento óptimo.
- Adelanto de la inyección (en diésel): En motores diésel, el combustible se inyecta antes de que el pistón llegue al PMS para mejorar la combustión.
- Pérdidas mecánicas y térmicas: En la práctica, parte de la energía generada en la combustión se pierde por fricción, calor y otros factores.
Conclusión
El motor de 4 tiempos es el más eficiente y utilizado en la actualidad gracias a su mejor rendimiento y menor contaminación en comparación con el motor de 2 tiempos. Su ciclo teórico es el ideal, pero el ciclo práctico muestra variaciones debido a factores mecánicos y termodinámicos. Entender estas diferencias es clave para el mantenimiento y la optimización del motor en vehículos modernos.