Motores de Cuatro Tiempos: Funcionamiento, Historia y Tecnología del Ciclo Otto

Motores de Cuatro Tiempos: Fundamentos y Funcionamiento del Ciclo Otto

El motor de combustión interna de cuatro tiempos es una pieza fundamental en la historia de la ingeniería y la automoción. Su diseño revolucionario sentó las bases para la propulsión de vehículos modernos y otras aplicaciones industriales.

Orígenes y Desarrollo Histórico

Nikolaus Otto, ingeniero e inventor alemán, diseñó en 1876 un motor de gas con elementos muy similares a los de la máquina de vapor. El ciclo de funcionamiento de este motor constaba de cuatro tiempos diferentes y supuso la base del motor de explosión de gasolina que después se aplicaría a los automóviles. Paralelamente, el francés Beau de Rochas, también a finales del siglo XIX, logró construir un motor similar al de Nikolaus Otto.

Principios de Funcionamiento del Motor de 4T

Los motores de 4T utilizan la gasolina como combustible y, con un mecanismo biela-manivela, transforman el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en un movimiento de rotación, al igual que lo hacen las máquinas de vapor. El ciclo de 4T se conoce también como Ciclo Otto o Ciclo de Beau de Rochas y funciona de la siguiente manera:

Las Cuatro Fases del Ciclo Otto

1. 1.er Tiempo: Admisión

   Comienza cuando el pistón está a punto de llegar al PMS (Punto Muerto Superior o parte superior del cilindro). La válvula de admisión se abre a través del árbol de levas, accionado por correa o cadena de distribución. La depresión (vacío), provocada por el desplazamiento del pistón hacia la parte inferior del cilindro (PMI), aspira el aire del exterior y llena el cilindro. En este proceso se inyecta la gasolina dentro del cilindro a través del sistema de inyección electrónica, que contiene un pequeño microprocesador electrónico que dosifica la gasolina en función de la cantidad de aire y de la velocidad del motor. Antiguamente, se utilizaban carburadores, donde la corriente de aire que entraba en el cilindro arrastraba la gasolina hacia su interior.

2. 2.º Tiempo: Compresión

   Comienza justo después del tiempo de admisión. La válvula de admisión se cierra y el pistón, desplazándose hacia la parte superior del cilindro, comprime la mezcla de aire y combustible justo antes de llegar al PMS.

3. 3.er Tiempo: Explosión (o Combustión)

   Después de la compresión, una chispa producida por la bujía inflama la mezcla de aire y combustible y provoca la explosión. En este momento se produce una gran cantidad de gases que empujan con fuerza el pistón hacia la parte inferior del cilindro (PMI).

4. 4.º Tiempo: Escape

   Una vez el pistón ha llegado a la parte inferior del cilindro, se abre la válvula de escape y salen los gases, impulsados por el movimiento ascendente del pistón. Cuando el pistón llega al PMS, la válvula de escape se cierra, se abre la de admisión y el ciclo vuelve a empezar por el primer tiempo.

Consideraciones Adicionales sobre el Rendimiento

De los cuatro tiempos del ciclo, solo el tercero es productivo. Los otros tiempos consumen parte de la energía producida por el tercero. El motor que acabamos de estudiar solo tiene un cilindro. Actualmente, los motores de explosión de 4T disponen de cuatro o más cilindros, que se sitúan uno al lado del otro en línea o bien en forma de V, optimizando así el rendimiento y la suavidad de funcionamiento.