MOTOR DE CUATRO TIEMPOS Y DE DOS TIEMPOSMOTOR DE CUATRO TIEMPOS Y DE DOS TIEMPOS

Ciclo de Otto.Ciclo de Otto.

MOTORES DE 4T Y 2TMOTORES DE 4T Y 2T

VENTAJAS E VENTAJAS E INCONVENIENTES.INCONVENIENTES.

EFICACIA MOTOR REAL.EFICACIA MOTOR REAL.

CICLO DE OTTOCICLO DE OTTO

0-1 Admisión

1-2: Compresión adiabática

2-3: Ignición, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil

3-4: Expansión adiabática o parte del ciclo que entrega trabajo

4-1: Escape, cesión del calor residual al medio ambiente a volumen constante

EXPLICACION FISICA

CICLO DE OTTOCICLO DE OTTOEXPLICACION MECANICA DEL MOTOR

Admisión: evolución 0-1. El pistón se desplaza desde el PMS (punto muerto superior) al PMI (punto muerto inferior). La válvula de admisión, VA se encuentra abierta. El pistón realiza una carrera completa. El cilindro se llena con mezcla aire/combustible. Al final de la admisión (en el PMI) se cierra la VA. El llenado del cilindro requiere un trabajo negativo.

Compresión: evolución 1-2. Con las dos válvulas cerradas (VA y válvula de escape, VE), el pistón se desplaza desde el PMI al PMS. Se realiza una carrera completa. Se comprime la mezcla aire/combustible. En principio esta

compresión es adiabática. La compresión requiere trabajo negativo.

Encendido: en teoría este es un instante (evolución 2-3). Cuando el pistón llega al PMS, se enciende la chispa en la bujía y se quema la mezcla en la cámara de combustión, aumentando la presión de 2 a 3.

Pasos motor de cuatro tiempos el que precisa cuatro carreras del pistón o émbolo (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico. Estos cuatro tiempos son:

EL MOTOR DE CUATRO TIEMPOSEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS

Primer tiempo o admisión

Segundo tiempo o compresión

Tercer tiempo o explosión

Cuarto tiempo o escape

MOTOR DE 2 TIEMPOSMOTOR DE 2 TIEMPOSEl El motor de dos tiemposmotor de dos tiempos, también denominado , también denominado motor de dos ciclosmotor de dos ciclos,,es un es un motor de combustión internamotor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámicociclo termodinámico (admisión, compresión, expansión y escape) (admisión, compresión, expansión y escape) dos movimientos lineales del dos movimientos lineales del pistónpistón (una vuelta del (una vuelta del cigüeñalcigüeñal). ).

diferencia fundamental con Cuatro tiempos:

en que este último realiza las cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal.

1. TiempoLa bujía inicia la explosión de la mezcla de aire y gasolina previamente comprimida. En consecuencia de la presión del gas caliente baja el pistón y realiza trabajo. También cierra el canal de admisión A , comprime la mezcla abajo en el cárter, un poco mas tarde abre el canal U y el canal de Escape E . Bajo la compresión adquirida el gas inflamable fresco fluye del cárter por el canal U hacia la cámara de explosión y empuja los gases de combustión hacia el tubo de escape. Así el cilindro se llena con mezcla fresca.

2 TiempoEl émbolo vuelve a subir y cierra primero el canal U , después el canal de escape E. Comprime la mezcla, se abre el canal de admisión A y llena el cárter con la mezcla nueva preparada por el carburador.

MOTOR DE 2 TIEMPOSMOTOR DE 2 TIEMPOS

Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en que únicamente es activa la cara superior. tiempos en que únicamente es activa la cara superior.

La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindrocilindro). Este motor carece de las ). Este motor carece de las válvulasválvulas que abren y cierran el paso de los gases en los que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. El pistón dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada motores de cuatro tiempos. El pistón dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada momento abre o cierra el paso de gases a través de las lumbreras. momento abre o cierra el paso de gases a través de las lumbreras.

El El cártercárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión. En el del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricantelubricante. .

La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el tiempos se consigue mezclando aceite con el combustiblecombustible en una proporción que varía entre el 2 y en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación. consigue la adecuada lubricación.

motor de dos tiempos se diferencia en su construcción del motor de cuatro tiempos en las siguientes características:

Ventajas e inconvenientesVentajas e inconvenientes VentajasVentajas

1 El motor de dos tiempos no precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por tanto es 1 El motor de dos tiempos no precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.

2 Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, frente a una cada dos vueltas de 2 Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, frente a una cada dos vueltas de cigüeñal en el motor de cuatro tiempos, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su cigüeñal en el motor de cuatro tiempos, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular.marcha es más regular.

3 Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena lubricante.3 Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena lubricante.

Inconvenientes

1 Este motor consume aceite, ya que la lubricación se consigue incluyendo una parte de aceite en el combustible. Este aceite penetra con la mezcla en la cámara de combustión y se quema pudiendo producir emisiones contaminantes y suciedad dentro del cilindro que en el caso de afectar a la bujía impide el correcto funcionamiento

2 Su rendimiento es inferior ya que la compresión, en la fase de compresión-admisión, no es enteramente efectiva hasta que el pistón mismo cierra las lumbreras de transferencia y de escape durante su recorrido ascendente y es por esto, que en las especificaciones de los motores de dos tiempos aparecen muchas veces dos tipos de compresión, la compresión relativa ( relación entre los volúmenes del cilindro y de la cámara de combustión) y la compresión corregida, midiendo el cilindro solo desde el cierre de las lumbreras. Esta pérdida de compresión también provoca una pérdida de potencia.

3 Además, durante la fase de potencia-escape, parte del volumen de mezcla sin quemar (mezcla limpia), se pierde por la lumbrera de escape junto a los gases resultantes de la combustión provocando no solo una pérdida de rendimiento, sino más emisiones contaminantes.

RENDIMIENTO DEL CICLO DE OTTO.RENDIMIENTO DEL CICLO DE OTTO.

Rendimiento:

con los signos explícitos:

de donde:

Sacando factor común T1/T2 para referir a compresión de base:

considerando que (1-2) y (3-4) son adiabáticas sin roce:

Dividiendo (2)/(1):

Como V4 = V1 = Vmax y V2 = V3 = Vmin, se tiene que:

de donde:

llamando V1/V2 = a, la razón de compresión, se tiene que:

Mal llenado de cilindro:Mal llenado de cilindro: al admitir mezcla a presión inferior al al admitir mezcla a presión inferior al ambiente, la masa aire/combustible que llena el cilindro es menos ambiente, la masa aire/combustible que llena el cilindro es menos que la teórica, esto bajará la cantidad de trabajo que se puede que la teórica, esto bajará la cantidad de trabajo que se puede generar, pues entra menos combustible y además el trabajo de generar, pues entra menos combustible y además el trabajo de admisión es negativo. admisión es negativo.

Combustión no isócora:Combustión no isócora: al dar la chispa justo en el PMS, se al dar la chispa justo en el PMS, se pierde trabajo por aumento de volumen durante la combustión y pierde trabajo por aumento de volumen durante la combustión y además porque adiabática de trabajo ocurrirá a presión menor que además porque adiabática de trabajo ocurrirá a presión menor que la teórica. la teórica.

Vaciado no instantáneo del cilindro:Vaciado no instantáneo del cilindro: al abrir la VE justo en el PMI, al abrir la VE justo en el PMI, el vaciado del cilindro es no instantáneo, lo cual origina trabajo el vaciado del cilindro es no instantáneo, lo cual origina trabajo negativo de vaciado. negativo de vaciado.

Gases quemados en volumen muerto:Gases quemados en volumen muerto: al cerrar la VE justo en el al cerrar la VE justo en el PMS y al mismo tiempo abrir la VA, hace que queden gases PMS y al mismo tiempo abrir la VA, hace que queden gases quemados en el volumen muerto, lo cual deteriora el rendimiento quemados en el volumen muerto, lo cual deteriora el rendimiento del siguiente ciclo. del siguiente ciclo.

RENDIMIENTO DEL MOTOR DE OTTO REAL

•En resumen, si se trata de abrir y cerrar válvulas y dar la chispa justo en los puntos teóricos del ciclo Otto, el rendimiento se deterioran por:

En Resumen:En Resumen: Las mejoras que permiten Las mejoras que permiten acercarse más al ciclo ideal son:acercarse más al ciclo ideal son:

Atraso en el cierre de la VA al aspirar mezcla, más allá de PMI en Atraso en el cierre de la VA al aspirar mezcla, más allá de PMI en carrera de admisión. carrera de admisión.

Adelantar el encendido de la mezcla antes de llegar a PMS en Adelantar el encendido de la mezcla antes de llegar a PMS en carrera de compresión. carrera de compresión.

Adelantar la apertura de la VE antes de llegar al PMI en carrera de Adelantar la apertura de la VE antes de llegar al PMI en carrera de trabajo. trabajo.

Adelantar la apertura de la VA antes de llegar a PMS y atrasar Adelantar la apertura de la VA antes de llegar a PMS y atrasar cierre VE más allá de PMS en carrera de escape.cierre VE más allá de PMS en carrera de escape.

PMS (punto muerto superior)

PMI (punto muerto inferior)

La válvula de admisión, VALa válvula de escape, VE

Ejemplo de lo complicado de un motor: Geometría de las válvulas y tiempos

No existe un criterio universal para definir el evento apertura o cierre de válvulas.

La apertura de la válvula de admisión (AVA) ocurre típicamente 10° a 25° antes del punto muerto superior (P.M.S.)

Rendimiento ideal ciclo Otto

Rendimiento motor real de 4 tiempos