Diferencia entre dos tiempos y cuatro tiempos
La mayoría de los motores de combustión interna funcionan según uno de los dos principios de funcionamiento: un ciclo de dos tiempos o un ciclo de cuatro tiempos. Los motores de cuatro tiempos son el tipo predominante en la aviación general y constituyen el tema de este artículo.
Los motores de pistón se clasifican según el número de pasos distintos que el motor realiza en un ciclo completo. Los motores de dos tiempos completan un ciclo en una revolución del cigüeñal con dos movimientos: una carrera ascendente y otra descendente del pistón que incorpora la admisión, la compresión, la combustión y el escape. Los motores de dos tiempos son comunes en los ultraligeros y en algunas aeronaves más pequeñas, ya que estos motores tienen un menor número de piezas, lo que los hace más sencillos de manejar y más baratos de adquirir y mantener.
Los motores de cuatro tiempos son el tipo de motor más común en la industria de la aviación general y es este tipo de motor el que estudiaremos más adelante. Un motor de cuatro tiempos necesita dos revoluciones del cigüeñal para completar un ciclo del motor, con el pistón moviéndose 180° para completar cada paso del ciclo. Un ciclo de cuatro tiempos incluye un paso de admisión y compresión (una revolución del cigüeñal) y un paso de potencia y escape (una revolución del cigüeñal).
Pasos del ciclo del motor de 4 tiempos
Ciclo de cuatro tiempos utilizado en los motores de gasolina: admisión (1), compresión (2), potencia (3) y escape (4). El lado azul de la derecha es el orificio de admisión y el lado marrón de la izquierda es el orificio de escape. La pared del cilindro es una fina camisa que rodea la cabeza del pistón y que crea un espacio para la combustión del combustible y la génesis de la energía mecánica.
Un motor de cuatro tiempos (también de cuatro ciclos) es un motor de combustión interna (CI) en el que el pistón completa cuatro carreras separadas mientras gira el cigüeñal. Una carrera se refiere al recorrido completo del pistón a lo largo del cilindro, en cualquier dirección. Las cuatro carreras separadas se denominan:
Los motores de cuatro tiempos son el diseño de motor de combustión interna más común para el transporte terrestre motorizado,[1]se utilizan en automóviles, camiones, trenes diesel, aviones ligeros y motocicletas. El principal diseño alternativo es el ciclo de dos tiempos[1].
Las emisiones de escape de los motores de cuatro tiempos, al igual que otros motores de combustión, contienen cantidades significativas de gases de efecto invernadero, así como otras formas de contaminación atmosférica. El uso de motores de cuatro tiempos en automóviles y otras aplicaciones de transporte está programado para ser eliminado en algunas jurisdicciones, y a partir de 2022 otras jurisdicciones importantes están considerando propuestas similares. [2][3][nota 1]
Motor diesel de dos tiempos
Hoy en día, todos los coches y camiones ligeros utilizan motores de pistón de cuatro tiempos, ya sean de gasolina o diésel. Esto significa que el cigüeñal debe dar dos vueltas, y cada pistón sube y baja dos veces, para producir un impulso de potencia. Dicho de otro modo, el pistón sube y baja en cada disparo de la bujía.
Hoy en día, los motores de dos tiempos sólo se encuentran en motosierras, desbrozadoras, motos de nieve, motores de embarcaciones fuera de borda y ciclomotores. Este tipo de motores pueden tener más potencia para un tamaño o peso determinado, pero producen mucha más contaminación.
El motor rotativo Wankel, como el utilizado recientemente por Mazda en el RX-7, funciona con un sistema totalmente diferente. Podría considerarse como un motor de tres tiempos, pero en realidad no tiene ningún tipo de carrera.
Partiendo del “punto muerto superior” (TDC), y de cero grados de rotación, el pistón se mueve hacia abajo en el cilindro. A medida que el pistón se mueve, se crea un vacío y la válvula de admisión se abre, aspirando aire en el cilindro. En los motores carburados, y en los motores con inyección de puerto y cuerpo de mariposa, el combustible entra con el aire, mientras que en los motores de inyección directa se inyecta directamente en el cilindro.
Motor ohv de 4 tiempos
El motor de cuatro tiempos es el tipo más común de motor de combustión interna y se utiliza en varios automóviles (que utilizan específicamente gasolina como combustible) como coches, camiones y algunas motos (muchas motos utilizan un motor de dos tiempos). Un motor de cuatro tiempos proporciona una carrera de potencia por cada dos ciclos del pistón (o cuatro carreras del pistón). A la derecha hay una animación (Figura 1) de un motor de cuatro tiempos y una explicación más detallada del proceso.
El rendimiento térmico de estos motores de gasolina varía según el modelo y el diseño del vehículo. Sin embargo, en general, los motores de gasolina convierten el 20% del combustible (energía química) en energía mecánica, de la que sólo el 15% se utilizará para mover las ruedas (el resto se pierde por la fricción y otros elementos mecánicos)[2] Una forma de mejorar la eficiencia termodinámica en los motores es mediante una mayor relación de compresión. Esta relación es la diferencia entre el volumen mínimo y el máximo en la cámara del motor (visto como TDC y BDC en la figura 2). Una relación más alta permitirá la entrada de una mayor mezcla de combustible y aire, provocando una mayor presión, lo que conduce a una cámara más caliente, que aumenta la eficiencia térmica[2].