CICLO OTTO TEÓRICO Y REAL

MOTORES DE COMBUSTION OTTO

Jim Palomares Anselmo

CICLO DE MOTORES DE 4 TIEMPOS

CICLO OTTO IDEAL

Es el ciclo Teórico de los motores de Combustión Interna denominados:

• Motores de explosión.

• De ciclo Otto.

• De encendido por chispa.

• De combustión a volumen constante.

CICLO OTTO IDEAL

• ADMISIÓN: en este primer tiempo del ciclo, el pistón empieza a descender y la válvula de admisión se abre. A medida que el pistón se mueve hacia abajo absorbe mezcla compuesta por aire y gasolina. Al llegar al P.M.I. (Punto Muerto Inferior) la válvula se cierra y el cilindro queda lleno.

• COMPRESIÓN: el pistón comienza su carrera ascendente comprimiendo la mezcla aproximadamente hasta una novena parte. Las dos válvulas se mantienen cerradas.

CICLO OTTO IDEAL

• EXPLOSIÓN: al terminar el tiempo de compresión, la bujía lanza un chispazo eléctrico sobre la mezcla produciendo la EXPLOSIÓN y un rapidísimo aumento expansivo de los gases lanzando el pistón con fuerza hasta el P.M.I. (Punto Muerto Inferior).

• ESCAPE: al subir el pistón al extremo superior P.M.S. arroja los gases quemados por la lumbrera de escape quedando el cilindro limpio y listo para empezar un nuevo ciclo.

CICLO OTTO IDEAL

CICLO OTTO IDEAL

• Si en este esquema, el proceso 0 – 1 (línea), que representa el tiempo de admisión, lo interceptamos horizontalmente con el eje (P) que representa la presión, veremos que no hay variaciones de valores ni para arriba ni para abajo con respecto al eje (P) de la presión, por lo que se dice que el proceso 0 –1 es a presión constante.

CICLO OTTO IDEAL

• El proceso 2 – 3, que representa la combustión que en los motores gasolineros se conoce como explosión, lo interceptamos verticalmente con el eje (V) que representa el volumen, veremos que no hay variación de valores ni para la izquierda ni para la derecha con respecto al eje (V) de volumen, por lo que se dice que el proceso 2 – 3 es a volumen constante. De aquí se deduce que la explosión se realiza a volumen constante.

CICLO OTTO IDEAL

• En el proceso 2 – 3, la combustión se encuentra a volumen constante (mezcla sin variar volumen) y teniendo en cuenta que la manivela tiene velocidad angular constante (), este proceso debe efectuarse en un tiempo nulo.

CICLO OTTO IDEAL

CICLO OTTO IDEAL

Notas:

• Por lo general Combustión y expansión que comprenden los dos procesos termodinámicos de 2-3 y 3-4 se considera en un solo tiempo, el III.

• El proceso de 4-1 representa un enfriamiento de la mezcla a volumen constante.

CICLO DIESEL IDEAL

Es el ciclo ideal o teórico de los motores de combustión interna denominados:

• De encendido por comprensión.

• Motores Diesel.

• Combustión a presión constante.

CICLO DIESEL IDEAL

CICLO DIESEL IDEAL

• Al igual que en el esquema anterior, si al proceso (0 – 1) que representa el tiempo de admisión, lo interceptamos horizontalmente con el eje (P) que representa la Presión, veremos que no hay variaciones de valores ni para arriba ni para abajo con respecto al eje (P) de la Presión, por lo que se dice que el proceso 0 – 1 es a presión constante.

CICLO DIESEL IDEAL

• El proceso 2 – 3 que representa la combustión, lo interceptamos horizontalmente con el eje (P) que representa la Presión, veremos que no hay variaciones ni para arriba ni para abajo con respecto al eje (P) de la Presión, por lo que se dice que el proceso 2 – 3 de la combustión es a Presión constante.

CICLO DIESEL IDEAL

CICLO DE 4 TIEMPOS EN 4 CILINDROS

CICLO DE 4 TIEMPOS EN 4 CILINDROS

CICLO DE 4 TIEMPOS EN 4 CILINDROS

CICLO DE 4 TIEMPOS EN 4 CILINDROS

RESUMEN DEL CICLO DE 4 TIEMPOS EN 4 CILINDROS

CICLO REAL DE 4 TIEMPOS (Fig. 5)

CICLO REAL DE 4 TIEMPOS (Fig. 6)

CICLO REAL DE 4 TIEMPOS

AAA: Adelanto de Apertura de AdmisiónRCA: Retardo del Cierre de Admisión.AAE: Adelanto de Apertura de Escape.RCE: Retardo del Cierre de Escape.

• Teóricamente cada tiempo del ciclo Otto o del ciclo Diesel empieza cuando el pistón se encuentra en el P.M.S. (Punto Muerto Superior) o P.M.I. (Punto Muerto Inferior) y dura media vuelta del cigüeñal es decir 180°.

• Teóricamente la válvula de admisión se abre cuando el pistón está en el P.M.S. y se cierra cuando el pistón está en el P.M.I.

• Teóricamente la válvula de escape se abre cuando el pistón está en el P.M.I. y se cierra cuando está en el P.M.S.

• Sin embargo en la realidad esto no sucede así.

CICLO REAL DE 4 TIEMPOS

• El AAA (Adelanto de Apertura de Admisión) de la válvula es decir se abre antes de que termine el escape. En la Fig. 5 (1er. Tiempo) la válvula de admisión se abre 5 mm. antes que el pistón llegue al P.M.S. En la Fig. 6 vemos que se adelanta 20° antes del P.M.S. Esto se produce para poder compensar la menor velocidad de ingreso del aire debido a que el pistón se desplaza más rápido.

• El RCA (Retardo de Cierre de Admisión) de la válvula. En la Fig. 5 (2do. Tiempo) la válvula de admisión se cierra cuando el pistón ha subido 27 mm del P.M.I. En la Fig. 6. vemos que la válvula de admisión se cierra 65°después del P.M.I. Esto para aprovechar al máximo la Energía y obtener un mejor llenado de la mezcla al cilindro del motor.

CICLO REAL DE 4 TIEMPOS

• Tener en cuenta que la chispa no es instantánea por que dura aproximadamente entre 2 y 3 milésimas de segundos. Y también hay un pequeño adelanto y retardo del pistón al llegar al P.M.S.

• El AAE (Adelanto de Apertura de Escape) de la válvula. En la Fig. 5 (3er. Tiempo) la válvula de escape se abre 22 mm. antes que el pistón llegue al P.M.I. En la Fig. 6 vemos que la válvula de escape se abre 60° antes del P.M.I. Esto para facilitar la salida de los gases quemados y conseguir que baje la presión dentro del cilindro.

CICLO REAL DE 4 TIEMPOS

• El RCE (Retardo de Cierre de Escape) de la válvula. En la Fig. 5 (4to. Tiempo) la válvula de escape se cierra cuando el pistón ha bajado 5 mm del P.M.S. En la Fig. 6 vemos que la válvula de escape se cierra 20° después del P.M.S. Esto con la finalidad de que los gases quemados abandonen en forma total el cilindro.

• Por lo que vemos en la Fig. 6 existe un periodo de tiempo muy breve durante el cual las dos válvulas se encuentran abiertas. A este momento se le conoce como “CRUCE DE VÁLVULAS”

• Hay tener en cuenta que los ángulos mencionados varían de acuerdo a la velocidad del motor.

BIBLIOGRAFÍA

• Apuntes de Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería.

• Mecánica Automotriz – Mario Lozada Vigo –Tomo I.

• Motores de Combustión Interna – JimPalomares Anselmo.

• Direcciones web.