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.
Motor de cuatro tiemposSegunda fase: Compresión
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.
Partes móviles del motor
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.
El motor de dos tiempos es uno de los más sencillos mecánicamente hablando, ya que el propio pistón al moverse por el cilindro arriba y abajo actúa como válvula cubriendo o descubriendo orificios que permiten entrar o salir los gases en el propio cilindro. Con este sistema no se necesitan válvulas que controlen las fases como en un motor de cuatro tiempos y al carecer de esas válvulas tampoco necesitan árboles de levas ni sistemas de accionamiento ni nada más que un simple pistón deslizándose dentro de un tubo. Estos motores completan todo el ciclo termodinámico en solo dos recorridos del pistón, por lo que se les llama motores de dos tiempos.
En un motor de dos tiempos influyen cosas tan sencillas como la manera en que se trasvasan los gases desde el cárter hasta la parte superior del cilindro. O la manera en la que estos empujan los gases ya quemados fuera del cilindro. Estos motores no vivieron su época dorada hasta los años sesenta cuando se perfeccionó su ciclo incorporando unos escapes que aspiran los gases quemados del cilindro (resonadores o tubarros) o unas válvulas que controlan los tiempos de admisión al cárter. Pero no penséis que son válvulas al estilo de un motor de cuatro tiempos, si no mecanismos más sencillos con forma de disco o de lámina que tapan o destapan el agujero por el que pasa le mezcla fresca antes del cárter.
La primera fase es la Admisión-Compresión, en la que el pistón al subir por el cilindro descubre el conducto por el que se introduce mezcla de gasolina/aceite y aire directamente al cárter. Al mismo tiempo la cara superior del pistón comprime la mezcla (previamente trasvasada desde el cárter a través de las lumbreras de admisión) contra la culata. En este caso el cárter el hermético ya que al volver a bajar el pistón, este provoca una cierta presión (precompresión) que empuja los gases del cárter a través de los conductos de carga (lumbreras de transferencia o tránsfers) que permiten volver a llenar la parte superior del cilindro con mezcla fresca.
Mientras tanto en la parte superior del pistón, la mezcla comprimida se inflama mediante una chispa eléctrica producida por la bujía, lo que provoca que el pistón baje de nuevo por el cilindro y descubra el conducto de escape por el que salen los gases. De esta manera completamos la segunda parte del ciclo que se llama Explosión o Trabajo y Escape. El pistón al llegar al punto inferior de su recorrido reinicia su camino hacia arriba con lo que cierra de nuevo la lumbrera de transferencia e inicia la compresión de los gases frescos.
Así de sencillo es un otro de dos tiempos. A partir de ahí puedes complicarlo todo lo que quieras con configuraciones de cilindros en paralelo, en uve, en doble uve, en cuadro, en linea. Puedes montar uno, dos , tres, cuatro, o los cilindros que te atrevas a encadenar. Pero siempre tendrás un motor de mucha potencia, porque la gracia de los motores de dos tiempos, como ya hemos comentado aquí es que empujan en todas las vueltas que da el cigüeñal, al contrario de los motores de cuatro tiempos que “pierden” una vuelta en vacío para completar su ciclo.
Fuente
