Fundamentos y Funcionamiento Detallado de los Motores de Combustión Interna (4T, Diésel y 2T)

Motor de Explosión de Cuatro Tiempos (Ciclo Otto)

Si el combustible es gasolina, en el cilindro se produce la explosión generada por la bujía de la mezcla de aire y gasolina, que al explotar empuja al pistón arriba y abajo. Este se desplaza entre el Punto Muerto Superior (PMS) y el Punto Muerto Inferior (PMI).

Encima del pistón, cuando este está en el PMS, la culata forma un hueco: la cámara de compresión, donde se acumula la mezcla antes de quemarse. Del pistón sale una biela acoplada al codo del cigüeñal que transforma el movimiento lineal en rotatorio.

En un extremo del cigüeñal va montada una rueda llamada volante, cuya inercia hace girar el motor entre cada explosión. A los lados del cilindro están el conducto de admisión y el de escape; cada uno se cierra con una válvula, llamadas válvula de admisión y válvula de escape.

Etapas del Ciclo de Cuatro Tiempos

1. Admisión: El pistón está en el PMS, baja al PMI y entra, por la válvula de admisión, la mezcla de gasolina y aire.
2. Compresión: El pistón está en el PMI y empieza a subir. La válvula de admisión se cierra y el pistón sube hasta el PMS, comprimiendo la mezcla, que queda alojada en la cámara de compresión.
3. Explosión-Expansión: La mezcla comprimida se enciende por la chispa producida por la bujía. La explosión lanza el pistón al PMI. Esta es la única fase en la que se produce trabajo.
4. Escape: El pistón sube hasta el PMS y empuja los gases que se produjeron en la explosión, haciéndolos salir por la válvula de escape, ahora abierta.

Motor Diésel

El motor Diésel utiliza gasóleo y no gasolina. Funciona de manera similar al de cuatro tiempos, pero existen diferencias fundamentales entre el primer y tercer tiempo.

Diferencias en el Ciclo Diésel

• Admisión: Entra solo aire al cilindro, por lo que solo se comprime aire atmosférico.
• Combustión (3er tiempo): No hay chispa. Debido al calentamiento de los gases al comprimirse, se producen altísimas temperaturas. Cuando se inyecta el gasóleo dentro del cilindro, este se inflama y produce la combustión, empujando el pistón hacia abajo.

Diferencias Constructivas respecto al Motor de 4 Tiempos

• No lleva bujía, porque no se necesita chispa para iniciar la combustión.
• El carburador se sustituye por un inyector de combustible.
• A causa de la elevada compresión, los cilindros son mayores y, en general, el motor es más robusto y pesado.
• Para favorecer esta característica, se fabrica una cámara de compresión menor.

Motor de Dos Tiempos

Recibe este nombre haciendo referencia a las carreras del pistón (una de subida y una de bajada). Sin embargo, continúan produciéndose cuatro fases para completar un ciclo, por lo que varias fases se realizan simultáneamente.

Primer Tiempo

1. Primera Fase (Compresión): El pistón sube y comprime los gases en la cámara de compresión.
2. Segunda Fase (Explosión y Admisión): El pistón está en el PMS y la chispa producida por la bujía enciende la mezcla y explota, haciendo que el pistón baje al PMI. Al mismo tiempo, por la lumbrera de admisión, entra combustible y aire.

Segundo Tiempo

1. Tercera Fase (Escape): Durante el movimiento del pistón hacia el PMI, este cierra la lumbrera de admisión y abre la de escape, empezando a salir los gases quemados.
2. Cuarta Fase (Transferencia y Barrido): El pistón llega al PMI y se abre la lumbrera de carga, permitiendo la entrada de mezcla fresca al cilindro y, al mismo tiempo, ayudando a expulsar los gases quemados. El pistón empieza entonces a subir, comprimiendo los gases en la cámara de compresión, repitiéndose el ciclo.

Características Operacionales

El combustible que usan este tipo de motores tiene un porcentaje de aceite que puede variar entre el 2% y el 4%, que sirve para lubricar los mecanismos de la biela, el pistón, el cigüeñal, etc. No se necesitan válvulas ni mecanismos para accionarlas. Desarrollan más potencia, pero consumen más aceite y combustible, por lo que su rendimiento es más bajo.