Introducción Rápida
Los motores de combustión interna (IC) de cuatro tiempos se han utilizado durante más de 100 años y su diseño no ha cambiado significativamente desde entonces. Cada uno de los cuatro tiempos de un motor corresponde a una fase del ciclo de combustión: admisión, compresión, potencia y escape. Se denomina motor de combustión de cuatro tiempos porque hay cuatro tiempos en un ciclo de combustión. Un tiempo se define como la distancia máxima que un pistón recorre al desplazarse desde la parte superior del cilindro hasta la parte inferior del cilindro, o viceversa. Por ejemplo, cuando el pistón se mueve desde la parte inferior del cilindro hasta la parte superior, esto se llama un tiempo. Del mismo modo, si el pistón se mueve desde la parte superior del cilindro hasta la parte inferior, esto también se llama un tiempo.
En comparación con los motores de dos tiempos, los motores de cuatro tiempos tienen más componentes y son más pesados, pero ofrecen mayor eficiencia. Los motores de cuatro tiempos pueden funcionar con diversos combustibles, incluidos gasolina, diésel, gas (metano) y bioaceites (por nombrar algunos tipos de combustible).
Animación del Motor de Cuatro Tiempos
Componentes del Motor de Cuatro Tiempos
Los diseños de motores de cuatro tiempos varían, por lo que el número y tipo de componentes utilizados también varía según el diseño. Por ejemplo, los motores de riel común emplean diferentes partes en comparación con los motores que no son de riel común.
Componentes del Motor de Cuatro Tiempos
¿Te está gustando este artículo? ¡Entonces asegúrate de revisar nuestro Curso de Video sobre Motores de Combustión Interna! El curso incluye un cuestionario, un manual, y recibirás un certificado al finalizar. ¡Disfruta!
Componentes
Los componentes comunes de un motor de cuatro tiempos incluyen:
- Pistón
- Biela
- Cojinetes Lisos
- Cigüeñal
- Árbol de Levas
- Camisa del Cilindro
- Válvulas de Admisión y Escape
- Varillas de Empuje
- Brazos Oscilantes
- Inyectores de Combustible
Accede al modelo 3D a continuación si deseas aprender todos los componentes principales de un motor y algunos términos relacionados con el motor.
Componentes y Terminología del Motor
Nota: El tipo de motor mostrado en este modelo 3D utiliza inyección directa de combustible con inyectores de riel común.
El video a continuación es un extracto de nuestro Curso de Video Online sobre los Fundamentos del Motor de Combustión Interna.
Cómo Funcionan los Motores de Cuatro Tiempos
Un motor de cuatro tiempos requiere cuatro tiempos para completar un ciclo de combustión. Los tiempos son:
- Admisión
- Compresión
- Potencia (Encendido)
- Escape
Otra forma de recordar los tiempos y su orden es cambiar las palabras a:
Tiempo 1 = Admisión (succión)
Tiempo 2 = Compresión (compresión)
Tiempo 3 = Potencia (explosión)
Tiempo 4 = Escape (expulsión)
A continuación se presenta un breve resumen de lo que ocurre en cada etapa del ciclo de combustión:
Tiempo de Admisión: También conocido como tiempo de inducción o admisión. El pistón se mueve hacia abajo, aspirando aire al cilindro a través de las válvulas de admisión de aire.
Tiempo de Compresión: Las válvulas de admisión de aire se cierran y el pistón se mueve hacia arriba comprimiendo el aire dentro del cilindro. El combustible se inyecta poco antes de que el pistón alcance la parte superior del cilindro.
Tiempo de Encendido: También conocido como tiempo de potencia o combustión. El combustible se enciende causando una explosión controlada. La combustión del combustible provoca un aumento de la presión y la temperatura dentro del cilindro, lo que resulta en que el pistón sea empujado lejos de la parte superior del cilindro.
Tiempo de Escape: Los gases de escape se descargan del cilindro a medida que el pistón se mueve hacia arriba, desde la parte inferior hasta la parte superior del cilindro.
Cómo Funcionan los Motores de Cuatro Tiempos - Detallado
A continuación se ofrece una mirada más detallada a lo que ocurre en cada etapa del ciclo de combustión.
Tiempo de Admisión
El tiempo de admisión aspira aire al revestimiento del cilindro (espacio de combustión) a medida que el pistón se mueve hacia abajo hacia el punto muerto inferior (PMI). Cuando el pistón alcanza el PMI, las válvulas de admisión se cierran y el pistón viaja de nuevo hacia arriba hacia el punto muerto superior (PMS); este es el tiempo de compresión.
Motor de Cuatro Tiempos con PMS y PMI Indicados
Tiempo de Compresión
A medida que el pistón se mueve hacia el PMS, el aire en el cilindro se comprime (el volumen se reduce) y su temperatura y presión aumentan. Poco antes del PMS, se inyecta combustible en el espacio de combustión. El combustible se enciende y ocurre una explosión controlada.
Gráfico de Presión y Volumen
Tiempo de Potencia
Una vez que ocurre la ignición, comienza el tiempo de potencia. El aumento de presión y temperatura creado por la combustión empuja el pistón hacia el PMI. Una vez en el PMI, todo el combustible dentro del espacio de combustión se ha quemado y el último tiempo del motor está listo para comenzar. Otro término para el 'tiempo de potencia' es el 'tiempo de encendido'.
Tiempo de Escape
El tiempo de escape es el cuarto y último tiempo. El pistón se mueve del PMI al PMS y expulsa el gas de escape del espacio de combustión a través de las válvulas de escape. Una vez que el pistón alcanza el PMS, las válvulas de admisión de aire se abren y las válvulas de escape se cierran poco después (hay un cierto solapamiento de válvulas para asegurar que todo el gas de escape haya sido eliminado del espacio de combustión). El ciclo de combustión ahora está completo ya que han ocurrido los cuatro tiempos.
Motores de Encendido por Chispa y Encendido por Compresión
Los motores de gasolina utilizan bujías para el encendido, mientras que los motores diésel utilizan solo el calor generado por la compresión. Por esta razón, los motores de gasolina se conocen como motores de encendido por chispa y los motores diésel se conocen como motores de encendido por compresión.
Detalles del Modelo 3D
Este modelo 3D muestra cada etapa del ciclo del motor de cuatro tiempos. El azul indica admisión y compresión, mientras que el rojo indica expansión (potencia) y escape. Las válvulas y otros componentes están todos correctamente sincronizados para mostrar todo el proceso de cuatro tiempos.
Recursos Adicionales
http://www.animatedengines.com/otto.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine
https://www.merchantnavydecoded.com/four-stroke-engine/