2. Motor de 4T

a) Els motors de quatre temps són els grups de motors de combustió interna alternatius tant de cicle dièsel com de cicle Otto. Aquests tenen el que anomenen un cicle de quatre temps on el pistó fa quatre carreres (voltes del cigonyal) per completar un cicle termodinàmic de combustió.

De totes formes el cicle té quatre temps, que són els següents:

1. Primer temps, admissió: Aquesta és la fase on el descens del pistó aspira la barreja d’aire combustible, que va als motors de encès provocat o als motors d’encès per compressió. La vàlvula d’escapament resta tancada mentre que la d’amissió resta oberta al pas de l’aire.

2. Segon temps, compressió: En aquesta fase la vàlvula d’admissió es tanca i el pistó ascendeix comprimint l’aire que hi havia a l’interior de la càmera del motor. Les dues vàlvules, per tant, resten tancades.

3. El tercer temps, explosió/expansió: El gas experimenta la seva pressió màxima, i és quan salta la guspira a la bugia, provocant la explosió o inflamació de la barreja en els motors Otto. En els dièsel el funcionament és semblant però s’injecta combustible polvoritzat a través del injector, que s’autoinflama gràcies a la pròpia pressió i la temperatura existent al cilindre. En els dos casos un cop s’inicia la combustió, aquesta progressa ràpidament incrementant la temperatura i la pressió en l’interior del cilindre i expandint, augmenta el volum, dels gasos.

4. Quart temps, escapament: En aquesta fase el pistó empeny els gasos de la combustió que surten a través de la vàlvula d’escapament que resta oberta. Al arribar al punt màxim de carrera superior, es tanca la vàlvula d’escapament i s’obre la d’admissió per tornar a començar el cicle.

Bé, aquest és el cicle de quatre temps. Com el seu nom indica el seu cicle està composat per quatre moments bàsics, mentre que el motor de dos temps, com el seu nom indica, està composat per dos moments bàsics:

-   El primer moment és el de la fase d’admissió-compressió: El pistó es desplaça cap a dalt i deixa oberta la vàlvula d’admissió. Mentre la part superior d’aquest pistó dur a terme la compressió, en la part inferior es succiona la barreja d’aire i combustible a través d’aquesta vàlvula. La part inferior ha d’estar aïllada. 

- El segon moment és el de la fase d’explosió-escapament: Al finalitzar la compressió i arribar el pistó al punt mort superior, comença la fase de combustió. La bugia produeix una guspira elèctrica que provoca una expansió dels gasos que fa moure la biela. Els gasos surten per la vàlvula d’escapament (que s’obre) i l’aire combustible passa per el pas de   transferència per començar un cicle nou.

Veiem que el motor de 2 temps i el de 4 temps tenen un cicle relativament similar però un el fa en dos moments més que l’altre (com el seu nom ja indica). En quan el combustible el motor de dos temps utilitza, per exemple en les motocicletes, l’oli de combustió. Els motors de 4 temps utilitzen el mateix tipus de combustible. I l'estructura és similar però el motor de 2T té unes vàlvules (que jo he mal anomenat vàlvules en l'explicació del cicle quan realment el terme correcte és "lumbreres") que el motor de 4T no té, ja que té les vàlvules bàsiques d'escapament i d'admissió. Una altra gran diferència és que en el seu funcionament els motors de 4T necessiten dos girs del cigonyal per fer un cicle complet, mentre que els de 2T només en necessiten un. Tot i això els motors de 4T han, sobretot en motos, guanyat respecte els de 2T i s'han acabat imponent sobre aquests. A la pràctica els motors de 4T són més nets i menys contaminats.  

b) El cicle del motor de 4 temps ja ha sigut explicat en l’apartat anterior. Ara explicarem el motor dièsel.

El cicle d’un dièsel ideal és un model simplificat del que ocorre en un motor dièsel. En aquesta classe de motors, a diferencia del que succeeix en els motors de benzina la combustió no es genera per una bugia al interior de la càmera. En el seu lloc, aprofitant les propietats químiques del gasoil, l’aire és comprimit fins a una temperatura molt alta i el combustible és injectat a pressió en aquest aire calent, produint-se una combustió de la barreja. Aquesta és probablement la diferència més gran i evident entre el motor dièsel i el de 4T.

Vist que només es comprimeix aire, la relació de compressió ( quocient entre volum en el punt més baix i en el més alt del pistó) pot ser molt més alta la del motor dièsel que la d’un motor de gasolina (4T,2T). En quan el seu cicle es considera de sis passos, però dos d’ells s’anul·len mútuament per el que acaba sent de 4 moments:

 Admissió: El pistó baixa amb la vàlvula d’admissió oberta, augmentants la quantitat d’aire en la càmera. Hi ha una expansió de la pressió constant (isobàrica).

 Compressió: El pistó puja comprimint l’aire, amb un procés adiabàtic sense possibilitat d’intercanviar calor amb el medi.

Combustió: Una mica abans de que el pistó arribi al seu punt més alt i continuant fins l’instant just que comença a retrocedir, el injector injecta el combustible en la càmera on s’hi troba l’aire a bran temperatura per la compressió.  

Expansió: L’alta temperatura del gas empeny el pistó cap a baix, realitzant un treball sobre ell. És un procés molt ràpid i s’aproxima a la corba adiabàtica reversible.   

Escapament: La vàlvula d’escapament s’obre i el gas surt a l’exterior, empenyent el pistó a una temperatura major que la inicial, sent substituït per la mateixa quantitat de barreja freda en la següent admissió. El sistema pot ser oberts perquè intercanvia massa amb l’exterior, però no obstant vist que la quantitat d’aire que surt és la mateixa que hi posem, per el balanç energètic, l’aire s’ha refredat. Aquest refredament succeeix en dues fases; quan el pistó està al seu punt més baix ( volum= ct i per tant isocor) i quan el pistó empeny l’aire cap l’exterior. En total el cicle es composa de dues pujades i dues baixades del pistó, per el que és un cicle de 4T, però l’anomenem dièsel per el que ja hem comentat en la combustió (la mescla no combustiona amb una bugia, sinó amb la temperatura).   

Aquestes són les diferencies més importants entre aquest dos motors, veiem que els cicles són semblants, i el canvi més gran es troba en la combustió.