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PostHeaderIcon El motor de 4 tiempos en plan fácil

Textos: Antonio Cuadra Fotos: Moto125.cc y varios 27 Abril 2011

Aunque tecnológicamente resulte un poco más complicado que el de “dos tiempos”, nuestro protagonista, el motor de “cuatro tiempos”, domina el mercado de moto y, en particular, el de 125 cc. Sus ventajas se hacen valer: menor consumo y un mayor respeto por el medio ambiente.


Motor4TEn el capítulo anterior, os explicábamos el funcionamiento del motor de dos tiempos o 2T ; un motor sencillo, potente, barato, pero muy consumidor y contaminante. Como consecuencia, y sobre todo por este último detalle, los 2T tienen cada vez menos aceptación y dan paso a los “cuatro tiempos” o 4T, que analizamos en este reportaje.

Como el motor 2T, el de 4T es de combustión interna, y si en el motor 2T veíamos que el “2” venía de que el chispazo de la bujía y su explosión se repetía cada 2 carreras (cada subida y bajada del pistón o cada vuelta completa de cigüeñal, es igual), en este 4T el ciclo es, lógicamente, de cuatro carreras (o mal traducidos, tiempos), es decir, que hay un chispazo y su correspondiente explosión después de dos sube y baja consecutivos del pistón o de dos vueltas de cigüeñal, que es lo mismo.

De nuevo volvemos a tener las cuatro fases o procesos de: admisión (aspirar la mezcla aire-gasolina), compresión (comprimir esa mezcla), explosión (quemar la mezcla y expandirla) y escape (dar salida al exterior de los gases quemados), pero ahora estos cuatro procesos se producen en cada uno de los cuatro viajes que hace el pistón arriba y abajo (carreras, recuerda) y verás más adelante el modo cómo lo hacen.

Más diferencias con el 2T: el cilindro no tiene “agujeros” o ventanas por las que entra y sale la mezcla fresca y ya quemada. Aquí se recurre a unas válvulas situadas en la culata (arriba del todo); al menos una de admisión (por la que entra el combustible mezclado con el aire) y otra de escape (por la que sale ya quemado), lo que obliga a complicar el motor con un mecanismo sincronizado que las abra o cierre. Cuando oigas eso de "4 válvulas" o algo similar, es que ponen varias para hacer cada una de estas mismas funciones, para mejorar el rendimiento del motor. Este mecanismo lo denominaremos distribución y lo analizaremos en el próximo capítulo.

Y otra diferencia importante: la lubricación. En el 2T se mezclaba el aceite con el aire y gasolina, y se consumía todo a la vez. Ahora, en el 4T, al aceite lleva un circuito independiente y se reutiliza.

En teoría, un 2T es más potente que un 4T, por la sencilla razón de que hay una explosión (la fuerza que genera movimiento) por cada vuelta de cigüeñal y en el 4T es una explosión por cada dos vueltas de cigüeñal, como ya hemos visto. Pero no le saca el doble de potencia, ojo, ya que la expansión producida por la explosión en un motor 2T no se aprovecha por completo en el recorrido desde el Punto Muerto Superior (punto más alto de subida del pistón) al Punto Muerto Inferior (punto más bajo): antes de que alcance el pistón este último punto, la fuerza de la explosión se “desinfla” al irse por la ventana de escape.

Sin embargo, donde le da un buen repaso el 4T al 2T es en economía y ecología, ya que el 2T no sólo consume más aceite (acuérdate que lo quema), sino que también en ese motor se desperdicia parte de la mezcla fresca, que se va por el escape en el barrido que hace el pistón en sus carreras.

Como ves, cada uno tiene sus pros y sus contras, pero quizá ahora ya te puedes hacer mejor una idea de por qué se han acabado imponiendo hoy en día los motores de 4T.



ME LO EXPLIQUE DESPACITO, POR FAVOR


Comenzaremos el ciclo en el momento en el que el pistón se encuentra en el Punto Muerto Superior (PMS) e inicia su carrera descendente. Se abre la válvula de admisión y el movimiento descendente succiona la mezcla fresca aire-gasolina. Estamos en la fase de admisión.
Una vez que el pistón llega al Punto Muerto Inferior (PMI ) se cierra la válvula de admisión y comienza su carrera ascendente hacia el PMS, comprimiendo la mezcla durante la subida. El cigüeñal ya habrá girado una vuelta entera cuando llegue arriba. Es el proceso de compresión. La segunda vuelta del cigüeñal comienza produciéndose una chispa entre los electrodos de la bujía, aproximadamente cuando el pistón se encuentra justo antes de llegar al punto más alto: el PMS. Es el inicio de la fase de explosión.
Aire, combustible y una chispa, son los tres ingredientes que se necesitan para iniciar una combustión y la única fase productiva del ciclo. La energía liberada en la combustión impulsa con fuerza hacia abajo el pistón. Por este motivo, a esta fase se la conoce también como expansión. Justo cuando llega el pistón abajo del todo, al PMI , comienza a abrirse la válvula de escape. Ya se ha aprovechado toda la fuerza de la explosión y por la apertura que va dejando libre la válvula, los gases ya quemados salen a la atmósfera. Comienza la fase del escape. Cuando llega de nuevo el pistón arriba completamente, al PMS, se produce el cruce de válvulas: la válvula de escape está casi cerrada y la de admisión comienza a abrirse. Así se aprovecha la corriente de salida de los gases quemados para ayudar a “aspirar” gases frescos.



PARA SACAR NOTA

CIGÜEÑAL
Como en el motor 2T, es el componente que transforma el movimiento lineal del pistón en circular. Cuenta con un cierto peso que, al hacerlo girar, se convierte en masa de inercia ayudando a que el movimiento sea constante en las fases en las que no hay explosión. Dispone de unos conductos interiores por los que pasa el aceite para su lubricación.
PISTÓN
Su cabeza recibe la presión de la explosión y comprime la mezcla en su movimiento lineal del PMS al PMI y viceversa. Cuenta con unos aros que lo sellan lateralmente con el cilindro. A diferencia del de 2T, la falda del pistón es más corta y en su cabeza cuenta con unas hendiduras para que las válvulas en su cruce en el PMS no golpeen con la superficie.
SEGMENTOS
Son los aros que te contábamos antes que sellan el piston al cilindro y se alojan en unas ranuras practicadas en las paredes del pistón. Cada ranura dispone de un tetón en el que se hace coincidir la apertura del segmento. Suelen ser tres: los superiores son los encargados de sellar la cámara de combustión y el inferior elimina el exceso de aceite de la camisa del cilindro.
BIELA
Es la pieza que conecta el pistón con el cigüeñal. El extremo que se une al cigüeñal se llama cabeza de biela, mientras que el que se une al pistón es el pie de biela. Las articulaciones en sus dos extremos son los bulones, rodeados, por lo general, de rodamientos de agujas en jaula.
CILINDRO
Es el "tubo" por donde se desplaza el pistón. Sus paredes o camisa no tienen ventanas, como en el motor de 2T, y aunque su superficie parezca muy lisa, a nivel microscópico esta rayada con trazos cruzados en donde se depositan las gotas de aceite para mantenerlo engrasado. La superficie exterior puede disponer de aletas finas (refrigeración por aire de marcha o forzado) o ser lisa con una cámara interior para la refrigeración líquida.
CULATA
Se trata de una pieza de fundición que alberga la cámara de combustión y sirve de soporte para las válvulas, bujía, balancines y árboles de levas. Todas estas piezas se cubren con la tapa de balancines. Incluye los conductos de admisión y escape conectados, respectivamente, a la tobera de admisión (con el cuerpo de inyección o carburador) y tubo de escape.
BUJÍA
Es una pieza roscada a la culata en la que se produce la chispa que genera la explosión. Esa chispa es una descarga eléctrica de alta tensión en sus electrodos, producida por el sistema de encendido. Uno de los electrodos hace contacto con todo el conjunto de piezas metálicas del motor (también llamado masa) y el otro se aisla del anterior por medio de un cuerpo de porcelana en cuyo extremo se encuentra el conector que hace contacto con la pipa de la bujía.
VÁLVULAS
Son las “puertas” que permiten introducir en el cilindro mezcla de aire-gasolina (válvula de admisión) o dar salida a los gases ya quemado (válvula de escape). Un motor 4T dispone, al menos, de una válvula de admisión y otra de escape (2 válvulas). Si tiene 3, lo normal es que cuente con dos de admisión, ya que el llenado de gases frescos es más difícil que la salida de los quemados. Los motores “4v” disponen de 2 de admisión y dos de escape, y los “5v” 3 de admisión y 2 de escape.
ÁRBOLES DE LEVAS
Solo disponibles en los motores OHC o DOHC que veremos más adelante (pero por lo menos las siglas que te vayan sonando, porque son habituales verlas en las fichas técnicas de las motos que muchos medios os proporcionamos). Es un eje con una serie de “bultos” o levas que sirven para accionar las válvulas abriéndolas o cerrándolas en el momento preciso.
BALANCINES
Las levas del árbol de levas no accionan directamente las válvulas, sino que están en contacto con ellas a través de los extremos de un balancín que gira sobre un eje central. El extremo del balancín que está en contacto con la cola de la válvula (las varillas largas esas que ves en la foto de las válvulas) dispone de un tornillo regulador denominado taqué, con el que se ajusta el juego de válvulas.
ESCAPE
No es parte del motor, pero está conectado a la salida de la válvula de escape. Su misión es atenuar el ruido y, gracias a un catalizador interior, minimizar los gases nocivos que se emiten a la atmósfera. También puede incluir una sonda lambda que detecta el contenido de oxígeno en el interior, haciéndoselo saber al procesador del sistema de inyección electrónica para corregir la carburación.