- El motor de 4 tiempos convierte combustible en energía mecánica.
- Gasolina y diésel usan el mismo ciclo de 4 tiempos.
- Admisión introduce mezcla aire-combustible o solo aire.
- Combustión y expansión generan potencia durante el ciclo.
El motor de 4 tiempos representa la base de la mayoría de los vehículos modernos, siendo un sistema ingenioso que transforma la energía química del combustible en energía mecánica a través de cuatro fases distintas. Este ciclo de funcionamiento, conocido también como ciclo Otto para motores de gasolina o ciclo Diesel para motores diésel, se repite de forma constante para generar la potencia necesaria para mover el vehículo.
Los motores de combustión interna se clasifican en dos grandes categorías: motores de encendido por compresión (diésel) y motores de encendido por chispa (gasolina). Ambos tipos utilizan el mismo principio básico de los 4 tiempos, con diferencias en la forma de encender la mezcla carburante-aire.
Estructura y componentes esenciales
- El pistón: el elemento móvil que se desplaza dentro del cilindro
- Cilindro: el espacio en el que se desarrolla el proceso de combustión
- Válvulas de admisión y escape: controlan la entrada y salida de fluidos
- Cigüeñal: convierte el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación
- Bujía (en gasolina) o inyector (en diésel): garantiza la ignición del combustible
Tiempo 1: Admisión - introducción de la mezcla
El pistón se desplaza hacia abajo, hacia el cigüeñal, creando un vacío parcial en el cilindro que permite absorber la mezcla de carburante y aire. En esta fase crucial:
- Las válvulas de admisión están completamente abiertas
- Las válvulas de escape permanecen herméticamente cerradas
- En motores de gasolina, la mezcla carburante-aire ya está preparada previamente
- En motores diésel, entra solo aire limpio
La eficiencia de esta fase influye directamente en la potencia final del motor. Una admisión defectuosa puede reducir significativamente el rendimiento del vehículo.
Tiempo 2: Compresión - preparación para la combustión
En esta fase, tanto la válvula de escape como la de admisión están cerradas, formando un volumen completamente hermético. El pistón empieza a subir dentro del cilindro, comprimiendo la mezcla a una fracción del volumen inicial.
- Relación de compresión: varía entre 8:1–12:1 en gasolina y 14:1–23:1 en diésel
- Incremento de temperatura: el aire se calienta por compresión hasta 300–500°C
- Presión: aumenta a 12–20 bar en gasolina y 30–55 bar en diésel
En los motores diésel, la temperatura elevada por la compresión extrema es suficiente para el autoignición del combustible inyectado en la fase siguiente.
Tiempo 3: Combustión y expansión - generación de potencia
Este es el momento en que la energía química se transforma en energía mecánica. La mezcla de carburante dentro del cilindro se enciende:
- En gasolina: por la chispa generada por la bujía
- En diésel: por autoignición debido a la temperatura elevada de la compresión
Parámetros extremos de la combustión:
- La presión: alcanza 30–40 bar en gasolina y hasta 150 bar en diésel
- La temperatura: supera 2200°C, pudiendo alcanzar incluso 2500°C
- Duración: la combustión completa dura solo unos milisegundos
Gracias a esta presión inmensa, el pistón se ve obligado a descender violentamente dentro del cilindro, transmitiendo las fuerzas generadas por la explosión al cigüeñal a través de la biela.
Tiempo 4: Escape - eliminación de los gases consumidos
En la última fase del ciclo, la válvula de admisión permanece cerrada, y la de escape se abre para permitir la eliminación de los gases resultantes de la combustión.
- La válvula de escape se abre antes de que el pistón alcance el punto muerto inferior
- Esta apertura temprana garantiza una eliminación óptima de los gases de escape
- Los gases de escape tienen temperaturas de 400–900°C
- La presión de escape varía entre 1,2–1,8 bar
Sincronización y repetición del ciclo
Los 4 tiempos se realizan durante 2 vueltas completas del cigüeñal (720 grados). La sincronización perfecta es asegurada por:
- El árbol de levas: controla la apertura y cierre de las válvulas
- El sistema de distribución: correa o cadena de distribución
- El volante: mantiene la inercia entre ciclos
A un motor que funciona a 3000 rpm, este ciclo se repite 1500 veces por minuto para cada cilindro, demostrando la precisión extraordinaria necesaria para su correcto funcionamiento.
Eficiencia y optimizaciones modernas
Los motores modernos de 4 tiempos se benefician de numerosas optimizaciones:
- Inyección directa: mejora la eficiencia de la combustión
- Turbocompresión: aumenta la potencia al incrementar la densidad del aire
- Distribución variable: optimiza la apertura de las válvulas según el régimen
- Sistemas de recirculación: reducen las emisiones contaminantes
Comprender estos 4 tiempos fundamentales ofrece una base sólida para entender el funcionamiento de cualquier motor de combustión interna, siendo esencial tanto para entusiastas del automóvil como para quienes desean entender mejor el vehículo que conducen.
