MOTORES DE CICLO OTTO

INTRODUCCIÓNLos 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 térmicos

Ciclo 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 cierradejando un volumen comprendido entre ella y el pistón a la cual se ledenomina cámara de combustión.El pistón: dotado de segmentos queImpiden la fuga de gas entre él y elcilindro. Transmite el empuje de losgases de la combustión a la biela y ésta a su vez al cigüeñal.Válvulas de admisión y escape: abren y cierran el cilindroPermitiendo que los gases frescos y quemados ingresen y salgan.

Terminología universal de las partes de un cilindro

Punto 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

VV

r

DEFINICIÓNEl 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 vehiculo mediante 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

qqW

n 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.