Para comprender el funcionamiento de un motor de combustión interna primero hay que explicar el ciclo de un motor de cuatro tiempos, ya que en él se pueden apreciar fácilmente las cuatro fases del ciclo Otto. Luego explicaremos el funcionamiento de un motor de dos tiempos en el que la cosas pasan un poco más rápido, concretamente al doble de velocidad. Esta explicación se acompaña de algunas imágenes para que os hagáis mejor idea de lo que estamos hablando.
También vamos a obviar los mecanismos que acompañan al conjunto cigüeñal-biela-pistón, como son los árboles de levas y sus transmisiones para no complicar demasiado la explicación. Porque si los incluimos en ella podemos estarnos hablando de motores el resto de la temporada y no es plan. Somo comentaros que cuando hablamos de los árboles de levas, estos pueden ir instalados en el propio cárter, y desde ahí mediante empujadores y balancines mover las válvulas (Harley Davidson utiliza este sistema) Pueden ir instalados en la culata (la parte que cierra el cilindro por arriba) e ir accionados por engranajes o cadenas y pueden ser un solo árbol de levas el que comande las válvulas o dos, de manera que uno mande las válvulas de admisión y otro las de escape. Configuraciones hay muchas, pero la explicación de como funciona un motor por dentro es la misma siempre.
Primera fase: Admisión
En esta fase el pistón se empieza a desplazar desde la parte superior del cilindro hacia abajo, con lo que crea una depresión que facilita que la mezcla fresca de aire y gasolina entre por la válvula de admisión que se ha abierto en ese mismo momento.
El cilindro se ha llenado de mezcla fresca mientras el pistón bajaba por él, cuando llega al punto inferior la válvula de admisión se cierra y al volver a subir por el cilindro este comprime la mezcla, preparando las condiciones para la siguiente fase.
Tercera fase: Explosión o Trabajo
Poco antes de que el pistón llegue de nuevo al punto superior de su recorrido se “dispara” una chispa eléctrica dentro del mismo que incendia la mezcla comprimida y empuja hacia abajo el pistón. Aquí es el único momento en el que el motor produce un trabajo mecánico.
Cuarta fase: Escape
Durante la fase anterior el pistón ha descendido por el cilindro hasta llegar al punto inferior de su recorrido, al volver a iniciar la subida se abre la válvula de escape para dejar que salgan por ella los gases quemados en la fase anterior y empujados por el propio pistón.
Para completar estas cuatro fases el pistón ha subido y bajado por el cilindro cuatro veces y el cigüeñal ha completado dos vueltas completas. De ahí el nombre de cuatro tiempos, aunque realmente solo se ha conseguido producir una cierta cantidad de energía en uno de esos cuatro recorridos del pistón.
A lo largo de la historia se han ido perfeccionando los mecanismos que controlan la admisión y la cantidad de combustible que se introduce en un motor. Primero se experimentó con los tiempos que permanecían abiertas las válvulas que permiten la admisión y el escape de los gases, consiguiendo lo que se llama Cruce de válvulas, un momento en el que las válvulas de admisión y escape coinciden abiertas. El siguiente paso fue intentar iniciar la combustión un poco antes de que el pistón llegase al punto superior de su recorrido y así mejorar la combustión de la mezcla de aire y gasolina que hay en su interior. Otro paso fue incorporar un compresor que era capaz de meter más volumen de combustible en el mismo espacio. Lo siguiente fue experimentar con diferentes configuraciones y cantidades de válvulas en la culata.
Uno de los últimos mecanismos ha sido incorporar un sistema de distribución variable con el que se consigue modificar el tiempo que las válvulas permanecen abiertas en función de las revoluciones a las que vaya el motor. En competición se han desarrollado mecanismos que cambian los muelles que aseguran que las válvulas permanezcan cerradas por sistemas neumáticos o mecánicos (sistema Desmodrómico de Ducati) Pero en definitiva el ciclo a seguir sigue siendo el mismo, aunque a velocidades mucho más rápidas que hace 150 años cuando se documentó por primera vez el Ciclo Otto.
Mañana seguiremos con el motor de dos tiempos.
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