El motor Otto de 4 tiempos

Unidad 2. El motor Otto de cuatro tiemposUnidad 2. El motor Otto de cuatro tiempos

MOTORESMOTORES Nicolás coladoNicolás colado Instituto Jovellanos. MadridInstituto Jovellanos. Madrid

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1. CONSTITUCIÓN DEL MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS.2. FORMACIÓN DE LA MEZCLA Y REGULACIÓN DE LA CARGA.3. CARACTERÍSTICAS DE MOTOR.

3.1 Volumen unitario.3.2 Cilindrada.3.3 Relación de compresión.

4. CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS.5. INYECCIÓN DIRECTA VS INYECCIÓN INDIRECTA.

5.1 Inyección indirecta.5.2 Inyección directa.

6. EJERCICIOS.

05/03/2322 Nicolás Colado MOTORES

INDICE..

Bloque motor

Culata

Cárter


1. CONSTITUCIÓN DEL MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS

Colector de escape

Colector de admisión

Formación de la mezcla:

•El inyector, colocado en el colector de admisión, inyecta una cierta cantidad de combustible.

•Una mezcla de aire y combustible entra en el cilindro finamente pulverizada.

•La relación entre el peso del aire y el peso del combustible puede variar entre 18:1 (mezcla pobre para máximo rendimiento) y 12:1 (mezcla rica para máxima potencia)

•La relación estequiométrica es aquella que tiene una relación aire-combustible de 14,7:1


2. FORMACIÓN DE LA MEZCLA Y REGULACIÓN DE LA CARGA.

Regulación de la carga:

•Llamamos carga a la cantidad de mezcla que admitimos en el cilindro.

•La regulación de la carga se hace mediante la mariposa de gases, que está en el colector de admisión.

•Esta es controlada por el pedal del acelerador.


2. FORMACIÓN DE LA MEZCLA Y REGULACIÓN DE LA CARGA.

• Calibre (D): es el diámetro del cilindro.

• Carrera (L): es la distancia que hay entre el PMS y el PMI.

LDVu 4

2


3. CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR.

3.1 Volumen unitario (Vu):

es el espacio que hay en el cilindro comprendido entre el PMS y el PMI.

Vu

3.2 Cilindrada (V)

es el volumen resultante de multiplicar el volumen unitario (Vu ) por el número de cilindros (n).

nVV u



•Cuando el pistón está en el PMS, al final de la carrera de compresión, toda la mezcla de gasolina más aire queda confinada en el volumen que hay en la CÁMARA DE COMBUSTIÓN ( Vcc )


3.3 Relación de compresión Rc .

La relación de compresión ( Rc ) me dice la relación que existe entre el volumen unitario del cilindro y el volumen de la cámara de combustión.


cc

ccuc

VVVR

El ciclo de trabajo del motor Otto tiene las siguientes cuatro fases:

Admisión.

Compresión.

Escape.

Explosión.

4. CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS




4.1 Diagrama P-V

isócora isóbara

isoterma

•Admisión (1-2): abre la válvula de admisión; el pistón se desplaza del PMS al PMI; el cilindro se llena con mezcla de gases. La válvula cierra en 2.

•Compresión (2-3): con las válvulas cerradas el pistón sube al PMS. Se produce una compresión adiabática.

•Combustión (3-4): en el punto 3 se produce el encendido. La combustión es inmediata y produce una súbita subida de la presión. El pistón sigue en el PMS.



4.1 Diagrama P-V teórico.

•Expansión (4-5): con las dos válvulas cerradas, el pistón desciende al PMI. En esta momento se genera un trabajo positivo.

•Principio del escape (5-2): en el PMI abre la válvula de escape; la presión baja bruscamente hasta la presión atmosférica.

•Final del escape (2-1): el ascenso del pistón al PMS expulsa los restos de gases quemados a través de la válvula de escape.







Suposiciones para hacer el ciclo teórico Otto:

Al realizar el ciclo de trabajo teórico del motor Otto hemos hecho una serie de suposiciones:

•Las carreras 1-2 y 2-1 se hacen a presión atmosférica y sin ningún gasto de trabajo.

•Los pasos 2-3 y 4-5 son adiabáticos (sin aportación ni pérdida de calor)

•El calor aportado en 3-4 y el sustraído en 5-2 son isócoros (a volumen constante)



4.2 Diagrama P-V real.



4.3 Diagrama de la distribución.

• En esta espiral vemos la representación de los cuatro tiempos del ciclo teórico Otto.

• Estas dos vueltas representan los dos giros completos que efectúa el cigüeñal en cada ciclo de trabajo.

•Al final de la compresión, la bujía proporciona una chispa que hace explotar la mezcla de aire-combustible que tenemos en el cilindro.

•Esto sucede antes de que el pistón alcance el PMS para compensar el tiempo en que la llama tarda en propagarse.

•El momento en que esta chispa salta se conoce como encendido.•El avance del encendido es dinámico y está entre los 5º y los 40º antes del PMS, en función de las rpm y la carga del motor



4.4 Avance del encendido.



4.5 Ciclo práctico.

•En el diagrama de distribución real podemos ver que la apertura y cierre de las válvulas no coincide con el PMS y el PMI.

•También podemos ver que el momento del encendido se adelanta al PMS

•El periodo durante el cuál permanecen abiertas de forma simultanea la válvula de admisión y la de escape se llama cruce de válvulas, y tiene como fin mejorar el llenado del cilindro.




Al final del tiempo de escape, el pistón ralentiza su movimiento, con lo que la inercia de los gases de escape genera un cierto vacío en el cilindro. La apertura de la válvula de admisión mejora la renovación de gases.




Admisión Escape

Los motores de alto rendimiento tienen un ángulo de cruce mayor.





5. INYECCIÓN INDIRECTA VS INYECCIÓN DIRECTA

5.1 Inyección indirecta.

• El inyector se coloca en el colector de admisión.

• La presión de inyección va de 3 a 3,5 bares.

• En la inyección directa, el inyector se sitúa dentro de la cámara de combustión.

• Sube el rendimiento y disminuye la polución.

• La presión de inyección va de 30 a 100 bares.

• Estos motores pueden funcionar de dos modos diferentes:

1. Modo estratificado pobre.

2. Modo homogéneo.



5.2 Inyección directa.

Modo estratificado pobre:

•Se usa con el motor a bajas cargas.

•La mezcla es tan pobre (40/1), que no estallaría de no ser estratificada.

•En este modo el consumo se reduce de un 15 a un 20 %.

•En su construcción es característico el colector de admisión muy vertical y el deflector de la cabeza del pistón.




Mariposa de gases muy abierta en admisión.

Gran torbellino de aire en compresión.

Inyección en la fase final de la compresión. El deflector crea una mezcla rica en las proximidades de la bujía.

Esta zona rica si es inflamable.




La mezcla homogénea:

se da al exigir potencia al motor. Nos movemos en valores de la mezcla próximos a la estequiométrica.

La inyección se hace en la fase de admisión.

En la compresión se logra una mezcla homogénea.




• Cilindro

• Pistón

• Biela

• Cigüeñal

• Válvulas

• Bloque motor

• Culata

• Bujía

• Carter

• Colector de admisión

• Colector de escape

CárterCárter


....

....

..

..

....

6. EJERCICIOS

Coloca los nombre en los elementos señalados.


1. ¿Cómo se llama la distancia que hay entre el PMS y el PMI?

2. Tengo un motor de 4 cilindros con las siguientes datos: carrera 80 mm, diámetro del cilindro 75 mm, volumen de la cámara de combustión 20cm3. calcula el volumen unitario, la cilindrada total y la relación de compresión.

3. Dibuja el diagrama de trabajo teórico de un motor Otto de 4 tiempos y explica el movimiento del pistón en cada una de sus fases.

6. EJERCICIOS.

Cuestionario final.

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