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MOTORES DE CICLO OTTO
INTRODUCCIÓN
Los motores térmicos son máquinas que
transforman la energía calorífica en
energía mecánica.
La energía calorífica es obtenida
directamente de la combustión de
combustibles líquidos y gaseosos.
La combustión se lleva a cabo dentro del
motor y está constituida por la mezcla de
aire (oxígeno) y el combustible (gasolina,
diesel, GNV, GLP.
Clasificación de los motores
térmicosCiclo Otto o de encendido por chispa
Ciclo Diesel o de encendido por
compresión.
Principios de funcionamiento diferentes,
sus esquemas y nomenclaturas son
semejantes.
Partes principales de un motor
térmico
El cilindro: Dentro del cual se
mueve el pistón.
La culata: constituye la parte
superior del cilindro, al cual cierra
dejando un volumen comprendido
entre ella y el pistón a la cual se le
denomina cámara de combustión.
El pistón: dotado de segmentos que
Impiden la fuga de gas entre él y el
cilindro. Transmite el empuje de los
gases de la combustión a la biela y ésta a su vez al cigüeñal.
Válvulas de admisión y escape: abren y cierran el cilindro
Permitiendo que los gases frescos y quemados ingresen y salgan.
Terminología universal de las
partes de un cilindroPunto Muerto Superior (PMS): Posición
del pistón más próxima a la culata.
Punto Muerto Inferior: Posición del pistón
más alejada a la culata.
Calibre: Diámetro interior del cilindro (mm)
Carrera: Distancia entre el PMS y el PMI.
Volumen total del cilindro (V1): Espacio entre la culata y el
pistón cuando éste se encuentra en el PMI (cm3).
Volumen de cámara de combustión (V2): Espacio entre la
culata y el pistón cuando éste se encuentra en el PMS (cm3)
Cilindrada (V2-V1): Es generada por el movimiento del cilindro
(recorrido) desde el PMS al PMI (cm3)
Relación de compresión (r): La relación
entre el volumen total del cilindro V1 y
volumen de la cámara de combustión V2.
2
1
V
Vr
DEFINICIÓN
El motor de ciclo Otto se caracteriza por aspirar
una mezcla aire-combustible (normalmente
gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un
motor alternativo. Esto quiere decir de que se
trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas
de admisión y de escape para controlar el flujo
de mezcla que entra y sale del cilindro en el
caso del motor de cuatro tiempos.
MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
Los motores de cuatro tiempos (admisión, compresión, combustión y expulsión), realizando la admisión de la mezcla y la expulsión de los gases mediante válvulas.
Los tiempos realizados por estos motores son los siguientes:– 1º El pistón se desplaza hasta el PMI, produciendo una depresión en el
cilindro, y la válvula de admisión se abre, permitiendo que se aspire la mezcla de combustible y aire hacia el cuerpo del cilindro.
– 2º Las válvulas permanecen cerradas mientras el pistón se mueve hacia el PMS, comprimiendo la mezcla. Cuando el pistón llega al PMS, la bujía produce la chispa y se produce la combustión de la mezcla.
– 3º Se produce la combustión de la mezcla, liberando una energía que provoca la expansión de los gases y el movimiento del pistón hacia el PMI, el cual transmite este movimiento a la biela, y esta al cigüeñal, desde el que se transmite el movimiento a las ruedas del vehiculomediante distintos sistemas, como puede ser el diferencial y las juntas homocinéticas.
– 4º Se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia el PMS, expulsando los gases producidos durante la combustión y quedando preparado para empezar de nuevo el ciclo.
MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros, la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración.
En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende de la relación de compresión, proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano.
MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
Ciclo de Otto ideal
FÓRMULAS
Calor de entrada: qent = u3 – u2
Calor de salida: qsal = u4 – u1
Eficiencia del ciclo Otto:
ent
sal
ent
netoterOtto
q
q
q
Wn 1
Aplicación: Un ciclo Otto ideal tiene una relación
de compresión de 9. Antes de llevarse a cabo el
proceso de compresión el aire se encuentra a
120 kPa y 22 ºC y se transfieren 1000 kJ/kg de
calor se transfieren al aire durante el proceso de
adición de calor (combustión) . Determine:
A) La T y P máximas que ocurren durante el
ciclo.
La salida de trabajo neto.
La eficiencia térmica del ciclo.
