Ciclo Otto (principio de funcionamiento de un
motor de 4 tiempos).
Se denomina al motor de combustión interna alternativa de ciclo OTTO, al
que precisa de 4 o en ocasiones 5 correrás del pistón o embolo (dos vueltas
completas del cigüeñal), para completar el ciclo termodinámico de combustión.
Los pasos que se requieren para
completar el ciclo son:
·
Admisión
·
Compresión
·
Explosión
o expansión
·
Escape.
Admisión.
En esta fase se abre la válvula de admisión, el émbolo o pistón inicia
la carrera de aspiración de la mezcla de aire-combustible, la válvula de escape
permanece cerrada, en el primera fase el cigüeñal gira 180° y el árbol de levas
gira 90°. Es un evento mecánico ya que el gas no modifica sus propiedades
termodinámicas.
Compresión.
Al llegar al final de la carrera del pistón (PMI), la válvula de
admisión se cierra y se inicia la carrera ascendente de compresión. Es el primer proceso termodinámico,
que viene a ser una compresión adiabática, por ser tan rápida no da tiempo a
que se establezca la transmisión de calor, en esta fase el cigüeñal ha girado
360° y el árbol de levas 180°.
Explosión o expansión.
Al llegar al final de la carrera superior (PMS), el combustible ha
alcanzado la presión máxima, salta la chispa de la bujía provocando la inflamación
de la mezcla aire-combustible. Es el segundo proceso termodinámico que consiste
en transmisión de calor, una vez iniciada la combustión esta progresa rápidamente
incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y
expandiendo los gases que empujan el pistón, se inicia la carrera de potencia. Es
el tercer proceso termodinámico que es esencialmente una expansión adiabática,
en esta fase el cigüeñal ha girado 180°
mas (comienza la segunda vuelta), y el árbol de levas 270° (de la primera
vuelta), en esta fase ambas válvulas se encuentra cerradas.
Escape.
Cuando el pistón está en el punto inferior (PMI); se abre la válvula de
escape dando lugar a un descenso en la presión y la temperatura del sistema, es
el cuarto proceso termodinámico que viene a ser una transferencia de calor al
medio ambiente, manteniendo el volumen del sistema constante, una vez abierta
la válvula de escape, se inicia la carrera de expulsión de los gases productos
de la combustión. Es un evento mecánico ya que como se dijo al principio no
existen modificaciones de las propiedades del gas, en esta fase el cigüeñal ha girado 360° mas (finalizando
la segunda vuelta), y el árbol de levas 360° (completando la primer vuelta), al
llegar el pistón al punto superior (PMS), se cierra la válvula de escape y abre
la válvula de admisión reiniciándose el ciclo.
La sustancia de trabajo es un gas
ideal (mezcla de aire-combustible) Proceso 1-2 Compresión adiabática (entropía
constante). Se proporciona trabajo al sistema. Proceso 2-3 Combustión a volumen
constante. Se suministra calor al sistema. Proceso 3-4 Expansión adiabática
(entropía constante). El sistema entrega trabajo. Proceso 4-1 Transmisión de
calor del sistema al medio ambiente a volumen constante.
Gas: Mezcla aire-combustible.
Ciclo: serie de acontecimientos que suceden teniendo un orden, un
principio y un fin.
Fase: parte de un ciclo.
PMS: punto muerto superior, es la parte más alta que alcanza el pistón
en su recorrido en el cilindro, en este punto el pistón baja su velocidad y
cambia de dirección.
PMI. Punto muerto inferior, es la parte más baja que alcanza el pistón
en su recorrido en el cilindro, en este punto el pistón baja su velocidad y
cambia de dirección.
Combustión. Reacción química de oxidación, en la cual generalmente se
desprende una energía en forma de luz y calor.
