El motor de cuatro tiempos es una condición de los motores de dos tiempos en la que la combustión se produce cada cuatro tiempos o más, en lugar de cada dos. Aunque es normal en algunos casos al ralentí , a velocidades del motor extremadamente altas y al soltar el acelerador, este encendido es irregular, ruidoso y, en caso de mal funcionamiento, puede dañar el motor si se deja que continúe sin cesar.
En un motor de dos tiempos correctamente ajustado, el motor se someterá a un régimen de cuatro tiempos a máxima aceleración y sin carga cuando la mezcla de aire y combustible se vuelva demasiado rica e impida que el motor funcione más rápido. A velocidades tan altas, una mezcla demasiado pobre provocará que el motor se sobrerrevolucione y se sobrecaliente, y en los motores que funcionan con combustible premezclado, una mezcla demasiado pobre provocará una lubricación deficiente.
En la operación de motosierra , donde la fluctuación natural del mordisco de la cadena durante un corte puede causar un exceso de revoluciones momentáneo, la mezcla de aceleración máxima se ajusta para que el motor de cuatro tiempos se produzca a una alta rpm establecida, lo que reduce la velocidad del motor y enriquece la lubricación.
Los motores de dos tiempos dependen de una limpieza eficaz para funcionar correctamente. Esta limpieza elimina los gases de escape de la combustión del ciclo anterior y permite volver a llenar el motor con una mezcla limpia de aire y combustible. Si la limpieza falla, la mezcla de gases de escape no combustibles con la nueva mezcla puede producir una carga general que no se enciende correctamente. Solo cuando esta carga se enriquece con un segundo volumen de mezcla limpia se vuelve inflamable de nuevo. De este modo, el motor comienza a encenderse cada dos ciclos (cada cuatro tiempos), en lugar de hacerlo correctamente en cada ciclo. [1] El motor de cuatro tiempos comienza de forma gradual, por lo que el motor comienza a funcionar primero con una mezcla impredecible de ciclos de dos y cuatro tiempos. Cuando es severo, puede incluso llegar a funcionar con seis u ocho tiempos. [1]
El barrido de los motores pequeños de dos tiempos se basa en el barrido inercial a través del efecto Kadenacy . A bajas revoluciones y bajas velocidades de flujo de gas, este efecto se reduce. Por lo tanto, el barrido se vuelve menos efectivo al ralentí, y es al ralentí (ya sea a bajas revoluciones o bajo acelerador) cuando es más probable que los motores de cuatro tiempos se conviertan en un problema. [1] Se considera que el barrido de Schnuerle o de bucle es menos propenso que el barrido cruzado más simple. [1]
El motor de cuatro tiempos no es causado por una mezcla demasiado rica, como se cree ampliamente , aunque esto puede empeorarlo. [i] [ ¿según quién? ] Tampoco es causado por mezclas excesivas de lubricación de aceite y combustible. [ii] [ ¿según quién? ]
El cuatro tiempos es menos probable con los motores de encendido por compresión (es decir, los motores diésel ) que con los motores de encendido por chispa (es decir, los motores de gasolina ). Los motores diésel también son raros como los pequeños de dos tiempos donde se utiliza la limpieza inercial. [iii] Cuando se utilizan motores diésel de dos tiempos grandes , estos tienen limpieza por inducción forzada y, por lo tanto, generalmente son inmunes al cuatro tiempos cuando están en ralentí a baja velocidad o baja potencia. Estos sopladores de limpieza pueden ser sopladores Roots o turbocompresores accionados mecánicamente . Como un turbocompresor tiene un tiempo de retraso para alcanzar la velocidad, los diésel de dos tiempos turboalimentados a menudo muestran cuatro tiempos al arrancar o cuando aceleran repentinamente desde el ralentí. Algunos motores grandes, como los de EMD , minimizan esto utilizando un turbocompresor con un accionamiento mecánico auxiliar para brindar una mejor limpieza a bajas rpm.
El funcionamiento de cuatro tiempos es un comportamiento habitual y esperado en los motores de modelos , tanto de combustible incandescente como diésel. Estos pequeños motores dependen de la limpieza a sus velocidades de rotación extremadamente altas. Cuando se ponen en marcha, funcionan como motores de cuatro tiempos con limpieza inercial y tienen un cambio distintivo en el sonido del motor cuando aceleran más allá del punto en el que comienzan a funcionar como motores de dos tiempos. Debido a las leyes de escala de estos pequeños motores, este funcionamiento de cuatro tiempos es una consecuencia inevitable de las limitaciones en su limpieza a bajas velocidades. Sin embargo, las mismas leyes de escala también hacen que los efectos del funcionamiento de cuatro tiempos sean menos severos y, por lo tanto, los motores pueden funcionar al ralentí satisfactoriamente en este modo sin sufrir daños.
Los pilotos de modelos de aviones acrobáticos de línea de control a menudo dependen del "cuatro tiempos" de sus motores de dos tiempos que queman combustible incandescente para un rendimiento de vuelo óptimo, incluso con motores de cuatro tiempos con venturi fijo.
Cuando finalmente se enciende un motor de cuatro tiempos, el exceso de mezcla de la combustión fallida anterior provoca una presión excesiva en el cilindro. Esta puede ser casi el doble de la presión normal, lo que genera un exceso de ruido y, potencialmente, fallas en los cojinetes sobrecargados de la biela. [2]
El motor de cuatro tiempos es particularmente ruidoso, especialmente cuando el motor es relativamente silencioso y el vehículo puede estar parado al ralentí. En algunos casos, en particular en los motores de dos tiempos instalados en automóviles, se pueden instalar silenciadores de escape adicionales para compensar esto. [3]
El motor de cuatro tiempos es problemático cuando se necesita un motor silencioso y dócil y también cuando la carga del motor cambia repentinamente. [4]
El retardo del tiempo de encendido reduce el uso de cuatro tiempos, ya que permite más tiempo para que la limpieza surta efecto. Los motores de dos tiempos, cuando funcionan a baja potencia, son menos sensibles a los cambios en el tiempo de encendido que los motores de cuatro tiempos. Si el tiempo se retrasa para posiciones de aceleración bajas, desde quizás 35° antes del punto muerto superior a velocidades normales hasta el punto muerto superior o incluso 10° después del PMS a ralentí lento, el motor funciona bien sin cuatro tiempos. Abrir el acelerador y adelantar simultáneamente el tiempo permite una rápida recuperación de la velocidad. Este sistema se utiliza ampliamente para motores fueraborda marinos , en particular cuando se utilizan para remolcar esquiadores acuáticos . [1]
Los motores de dos o más cilindros pueden mejorar la limpieza a baja velocidad de un cilindro apagando el otro cilindro a bajas velocidades. Esto se puede hacer simplemente cortando la chispa de encendido de uno, aumentando así la carga en el otro cilindro y, por lo tanto, la potencia y el flujo de gas necesarios. [5] Esto tiene el inconveniente de desperdiciar combustible en el cilindro no encendido, lo que potencialmente también corre el riesgo de engrasar la bujía y obstruir el sistema de escape. De manera más sofisticada, como se hizo para algunos motores fueraborda Johnson, el conducto de transferencia de un cilindro se puede cerrar con una mariposa de aceleración adicional, cerrando ese cilindro por completo y aislándolo de la mezcla de aire y combustible. [5] Esto evita el riesgo de ensuciamiento con aceite y dirige todo el flujo de gas a través del cilindro en funcionamiento, lo que aumenta enormemente el ahorro de combustible.