Principios de Funcionamiento de Motores: Ciclos de 4 Tiempos y 2 Tiempos

Funcionamiento del Motor de Cuatro Tiempos (4T)

El ciclo de cuatro tiempos es el más común en vehículos modernos y requiere dos vueltas completas del cigüeñal para completar un ciclo de trabajo.

Primer Tiempo: Admisión

• El pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior) y la válvula de admisión está abierta.
• El pistón se desplaza de PMS a PMI (Punto Muerto Inferior), llenando el cilindro con la mezcla o el aire.
• La válvula de admisión se cierra al alcanzar el PMI.

Contenido introducido:

• Motor Gasolina: Mezcla aire-gasolina (regulada por el carburador o sistema de inyección).
• Motor Diésel: Únicamente aire.

Segundo Tiempo: Compresión

• El pistón se encuentra en PMI y ambas válvulas están cerradas.
• El pistón se desplaza de PMI a PMS, comprimiendo y calentando el contenido del cilindro.

Condiciones de compresión:

• Motor Gasolina: Aproximadamente 10 bares de presión y 300 ºC.
• Motor Diésel: Aproximadamente 40 bares de presión y 700 ºC (debido a su mayor relación de compresión).

Tercer Tiempo: Encendido y Expansión

El aumento de presión resultante de la combustión obliga al pistón a descender desde PMS hasta PMI.

• Motor Gasolina (Ciclo Otto): Una chispa eléctrica, generada por la bujía, inflama la mezcla aire-gasolina, produciendo una explosión rápida.
• Motor Diésel (Ciclo Diésel): Se inyecta el combustible, el cual se inflama al contacto con el aire extremadamente caliente (autoencendido). Este proceso no es instantáneo, por lo que se denomina combustión.

Concepto clave: Esta es la única fase del ciclo en la que se realiza trabajo útil.

Nota: Los motores de cuatro tiempos suelen tener cuatro o más cilindros alternativos para garantizar un funcionamiento suave.

Cuarto Tiempo: Escape

• La válvula de escape se abre.
• El pistón se desplaza de PMI a PMS, expulsando los gases quemados fuera del cilindro.
• Al finalizar la carrera, la válvula de escape se cierra, la válvula de admisión se abre, y el ciclo comienza de nuevo.

Diferencias Fundamentales entre Motores Diésel y Gasolina

Aunque ambos son motores de combustión interna, sus métodos de funcionamiento y características difieren significativamente:

1. Admisión: En el motor de gasolina se introduce la mezcla aire-carburante; en el motor diésel, solo se introduce aire.
2. Encendido: En el motor de gasolina, la mezcla se enciende mediante una chispa generada por la bujía. En el motor diésel, el encendido se produce de forma espontánea debido a la alta temperatura alcanzada por la compresión del aire.
3. Combustión: En el motor de gasolina, la combustión es casi instantánea (explosión). En el motor diésel, la combustión ocurre progresivamente a medida que se introduce el combustible.
4. Compresión: El motor diésel opera con una mayor relación de compresión que el motor de gasolina.

Funcionamiento del Motor de Dos Tiempos (2T)

El motor de dos tiempos completa el ciclo de trabajo en una sola vuelta del cigüeñal, combinando las fases de admisión/compresión y expansión/escape.

Características principales

• El cilindro no utiliza válvulas.
• La entrada y salida de gases se realiza a través de conductos denominados lumbreras, que se abren o cierran según la posición del pistón.
• La mezcla de combustible es aire, gasolina y aceite (ya que el cárter no contiene aceite lubricante separado).

Lumbreras y su función

• Lumbrera de Admisión: Comunica el carburador y el cárter.
• Lumbrera de Escape: Comunica el cilindro y el tubo de escape.
• Lumbrera de Carga (o Transferencia): Comunica el cárter y el cilindro.

Primer Medio Ciclo: Encendido, Expansión y Escape

Este medio ciclo ocurre cuando el pistón se desplaza de PMS a PMI.

1. Encendido: El pistón está en PMS con la mezcla aire-gasolina comprimida. Salta la chispa y se produce la combustión.
2. Expansión: La presión empuja el pistón hacia abajo. Las lumbreras de escape y carga están tapadas. Simultáneamente, la lumbrera de admisión se abre, permitiendo que la nueva mezcla entre en el cárter.
3. Apertura de Escape: El pistón desciende, abriendo la lumbrera de escape, permitiendo la salida de gases quemados por presión.
4. Apertura de Carga: El pistón sigue descendiendo, abriendo la lumbrera de carga. La mezcla precomprimida en el cárter entra en el cilindro y ayuda a empujar los gases quemados restantes (barrido).

Segundo Medio Ciclo: Admisión y Compresión

Este medio ciclo ocurre cuando el pistón se desplaza de PMI a PMS.

1. Admisión en Cárter: El pistón comienza a ascender desde PMI. La lumbrera de admisión se abre, permitiendo la entrada de gases frescos en el cárter.
2. Cierre de Lumbreras: Al ascender, el pistón cierra primero la lumbrera de carga y luego la de escape.
3. Compresión: Una vez cerradas todas las lumbreras, comienza la compresión de la mezcla dentro del cilindro.
4. Final de Carrera: Al final de la carrera ascendente (PMS), se provoca una nueva chispa y el ciclo vuelve a empezar.

Debido a que reciben trabajo en cada vuelta del cigüeñal, los motores de dos tiempos generalmente solo necesitan uno o dos cilindros.