- Ciclul 4 timpi funcționează în Otto/Diesel: admisie, compresie, ardere, evacuare
- Admisie: benzină ia amestec carburant-aer; diesel primește aer curat
- Arderea generează putere: bujie aprinde la benzină, autoaprindere la diesel
Motorul în 4 timpi reprezintă fundamentul majorității vehiculelor moderne, fiind un sistem ingenios care transformă energia chimică a combustibilului în energie mecanică prin patru faze distincte. Acest ciclu de funcționare, cunoscut și sub numele de ciclul Otto pentru motoarele pe benzină sau ciclul Diesel pentru motoarele diesel, se repetă constant pentru a genera puterea necesară deplasării vehiculului.
Motoarele cu ardere internă sunt clasificate în două mari categorii: motoarele cu aprindere prin compresie (diesel) și motoarele cu aprindere prin scânteie (benzină). Ambele tipuri utilizează același principiu de bază al celor 4 timpi, cu diferențe în modul de aprindere a amestecului carburant-aer.
Structura și componentele esențiale
Înainte de a înțelege cei 4 timpi, este important să cunoaștem componentele principale:
- Pistonul: elementul mobil care se deplasează în interiorul cilindrului
- Cilindrul: spațiul în care se desfășoară procesul de ardere
- Supapele de admisie și evacuare: controlează intrarea și ieșirea fluidelor
- Arborele cotit: transformă mișcarea liniară a pistonului în mișcare de rotație
- Bujia (la benzină) sau injectorul (la diesel): asigură aprinderea combustibilului
Timpul 1: Admisia - introducerea amestecului
Pistonul se deplasează în jos, către arborele cotit, creând un vid parțial în cilindru care permite absorbția amestecului de carburant și aer. În această fază crucială:
- Supapele de admisie sunt complet deschise
- Supapele de evacuare rămân închise ermetic
- La motoarele pe benzină, amestecul carburant-aer este pregătit în prealabil
- La motoarele diesel, în cilindru intră doar aer curat
Eficiența acestei faze influențează direct puterea finală a motorului. O admisie defectuoasă poate reduce semnificativ performanțele vehiculului.
Timpul 2: Compresia - pregătirea pentru ardere
În acest timp, atât supapa de evacuare, cât și cea de admisie sunt închise, creând un spațiu complet etanș. Pistonul începe să urce în interiorul cilindrului, comprimând amestecul la o fracțiune din volumul inițial.
Parametrii importanți ai compresiei:
- Raportul de compresie: variază între 8:1-12:1 la benzină și 14:1-23:1 la diesel
- Creșterea temperaturii: aerul se încălzește prin compresie până la 300-500°C
- Presiunea: crește la 12-20 bar la benzină și 30-55 bar la diesel
La motoarele diesel, temperatura ridicată din compresia extremă este suficientă pentru auto-aprinderea combustibilului injectat în faza următoare.
Timpul 3: Arderea și destinderea - generarea puterii
Acesta este momentul în care energia chimică se transformă în energie mecanică. Amestecul de carburant din interiorul cilindrului este aprins:
- La benzină: prin scânteia generată de bujie
- La diesel: prin auto-aprindere datorită temperaturii ridicate din compresie
Parametrii extremi ai arderii:
- Presiunea: ajunge la 30-40 bar la benzină și până la 150 bar la diesel
- Temperatura: depășește 2200°C, putând atinge chiar 2500°C
- Durata: arderea completă durează doar câteva milisecunde
Datorită acestei presiuni imense, pistonul este forțat să coboare violent în interiorul cilindrului, transmițând forțele generate de explozie arborelui cotit prin biela.
Timpul 4: Evacuarea - eliminarea gazelor arse
În ultimul timp al ciclului, supapa de admisie rămâne închisă, iar cea de evacuare se deschide pentru a permite eliminarea gazelor rezultate din ardere.
Detalii tehnice importante:
- Supapa de evacuare se deschide înainte ca pistonul să ajungă în punctul mort inferior
- Această deschidere timpurie asigură o eliminare optimă a gazelor de evacuare
- Gazele evacuation au temperaturi de 400-900°C
- Presiunea de evacuare variază între 1,2-1,8 bar
Sincronizarea și repetarea ciclului
Cei 4 timpi se desfășoară în timpul a 2 rotații complete ale arborelui cotit (720 de grade). Sincronizarea perfectă este asigurată de:
- Arborele cu came: controlează deschiderea și închiderea supapelor
- Sistemul de distribuție: curea sau lanț de distribuție
- Volanta: menține inerția între cicluri
La un motor care funcționează la 3000 rpm, acest ciclu se repetă de 1500 ori pe minut pentru fiecare cilindru, demonstrând precizia extraordinară necesară pentru funcționarea corectă.
Eficiența și optimizările moderne
Motoarele moderne în 4 timpi beneficiază de numeroase optimizări:
- Injecție directă: îmbunătățește eficiența combustiei
- Turbocompresia: mărește puterea prin creșterea densității aerului
- Distribuție variabilă: optimizează deschiderea supapelor în funcție de regim
- Sisteme de recirculare: reduc emisiile poluante
Înțelegerea acestor 4 timpi fundamentali oferă o bază solidă pentru comprehensiunea funcționării oricărui motor cu ardere internă, fiind esențială atât pentru pasionații auto, cât și pentru cei care doresc să înțeleagă mai bine vehiculul pe care îl conduc.
