Motor de 4 Tiempos "4T"

Un motor de combustión interna es básicamente una máquina que mezcla oxigeno con combustible gasificado. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse (combustión). Debido a su diseño, el motor, utiliza el calor generado por la combustión, como energía para producir el movimiento giratorio que conocemos.

Un motor 4T su ciclo es de cuatro carreras (o mal traducidos, tiempos), estas fases o procesos son: admisión (aspirar la mezcla aire-gasolina), compresión (comprimir esa mezcla), explosión (quemar la mezcla y expandirla) y escape (dar salida al exterior de los gases quemados). Aquí se recurre a unas válvulas situadas en la culata (arriba del todo); al menos una de admisión (por la que entra el combustible mezclado con el aire) y otra de escape (por la que sale ya quemado).

Nota: Cuando se habla de "4 válvulas o algo similar" es que se integran varias válvulas para mejorar el rendimiento del motor. Este mecanismo se le denomina: distribución.

Primer Tiempo (Admisión): En esta fase el pistón se empieza a desplazar desde la parte superior del cilindro hacia abajo, con lo que crea una depresión que facilita que la mezcla fresca de aire y gasolina entre por la válvula de admisión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.

Segundo Tiempo (Compresión): El cilindro se ha llenado de mezcla fresca mientras el pistón bajaba por él, cuando llega al punto inferior la válvula de admisión se cierra y al volver a subir por el cilindro (PMS: Punto Muerto Superior - Punto más alto de subida del pistón) este comprime la mezcla. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente, preparando las condiciones para la siguiente fase.

Tercer Tiempo (Explosión/Expansión): Poco antes de que el pistón llegue de nuevo al punto superior de su recorrido (PMS: Punto Muerto Superior) alcanzado la presión máxima , la bujía dispara una chispa eléctrica dentro del mismo que incendia la mezcla comprimida incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón hacia abajo (PMI: Punto Muerto Inferior). Aquí es el único momento en el que el motor produce un trabajo mecánico. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas gira 90º respectivamente, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.

Cuarto Tiempo (Escape): Durante la fase anterior el pistón ha descendido por el cilindro hasta llegar al punto inferior de su recorrido (PMI: Punto Muerto Inferior) , para volver a iniciar la subida se abre la válvula de escape para dejar que salgan por ella los gases quemados en la fase anterior y empujados por el propio pistón. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas gira 90º.

Para completar estas cuatro fases el pistón ha subido y bajado por el cilindro cuatro veces y el cigüeñal ha completado dos vueltas completas. De ahí el nombre de cuatro tiempos, aunque realmente solo se ha conseguido producir una cierta cantidad de energía en uno de esos cuatro recorridos del pistón.

 Información adicional…

Cigüeñal: Es el componente que transforma el movimiento lineal del pistón en circular. Cuenta con un cierto peso que, al hacerlo girar, se convierte en masa de inercia ayudando a que el movimiento sea constante en las fases en las que no hay explosión. Dispone de unos conductos interiores por los que pasa el aceite para su lubricación.

 

Pistón: Su cabeza recibe la presión de la explosión y comprime la mezcla en su movimiento lineal del PMS al PMI y viceversa. Cuenta con unos aros que lo sellan lateralmente con el cilindro. En su cabeza cuenta con unas hendiduras para que las válvulas en su cruce en el PMS no golpeen con la superficie.

Segmentos/Anillos: Son los aros que sellan el pistón al cilindro y se alojan en unas ranuras practicadas en las paredes del pistón. Cada ranura dispone de un tetón en el que se hace coincidir la apertura del segmento. Suelen ser tres: los superiores son los encargados de sellar la cámara de combustión y el inferior elimina el exceso de aceite de la camisa del cilindro.

 

Biela: Es la pieza que conecta el pistón con el cigüeñal. El extremo que se une al cigüeñal se llama cabeza de biela, mientras que el que se une al pistón es el pie de biela. Las articulaciones en sus dos extremos son los bulones, rodeados, por lo general, de rodamientos de agujas en jaula.

 

Cilindro: Es el "tubo" por donde se desplaza el pistón. Sus paredes o camisa no tienen ventanas, y aunque su superficie parezca muy lisa, a nivel microscópico esta rayada con trazos cruzados en donde se depositan las gotas de aceite para mantenerlo engrasado. La superficie exterior puede disponer de aletas finas (refrigeración por aire de marcha o forzado) o ser lisa con una cámara interior para la refrigeración líquida.

 

Culata: Se trata de una pieza de fundición que alberga la cámara de combustión y sirve de soporte para las válvulas, bujía, balancines y árboles de levas. Todas estas piezas se cubren con la tapa de balancines. Incluye los conductos de admisión y escape conectados, respectivamente, a la tobera de admisión (con el cuerpo de inyección o carburador) y tubo de escape.

 

Bujía: Es una pieza roscada a la culata en la que se produce la chispa que genera la explosión. Esa chispa es una descarga eléctrica de alta tensión en sus electrodos, producida por el sistema de encendido. Uno de los electrodos hace contacto con todo el conjunto de piezas metálicas del motor (también llamado masa) y el otro se aísla del anterior por medio de un cuerpo de porcelana en cuyo extremo se encuentra el conector que hace contacto con la pipa de la bujía.

 

Válvulas: Son las "puertas" que permiten introducir en el cilindro mezcla de aire-gasolina (válvula de admisión) o dar salida a los gases ya quemados (válvula de escape). Un motor 4T dispone, al menos, de una válvula de admisión y otra de escape (2 válvulas). Si tiene 3, lo normal es que cuente con dos de admisión, ya que el llenado de gases frescos es más difícil que la salida de los quemados. Los motores "4v" disponen de 2 de admisión y dos de escape, y los "5v" 3 de admisión y 2 de escape.

 

Árbol de Levas: Solo disponibles en los motores OHC o DOHC. Es un eje con una serie de "bultos" o levas que sirven para accionar las válvulas abriéndolas o cerrándolas en el momento preciso.

 

Balancines: Las levas del árbol de levas no accionan directamente las válvulas, sino que están en contacto con ellas a través de los extremos de un balancín que gira sobre un eje central. El extremo del balancín que está en contacto con la cola de la válvula (las varillas largas esas que ves en la foto de las válvulas) dispone de un tornillo regulador denominado taqué, con el que se ajusta el juego de válvulas.

 

 

Escape: No es parte del motor, pero está conectado a la salida de la válvula de escape. Su misión es atenuar el ruido y, gracias a un catalizador interior, minimizar los gases nocivos que se emiten a la atmósfera. También puede incluir una sonda lambda que detecta el contenido de oxígeno en el interior, haciéndoselo saber al procesador del sistema de inyección electrónica para corregir la carburación.