Motor de cuatro tiempos | a volumen constante

David Quispe Cahuina    julio 20, 2022    Ciclo Otto , Cursos , Definición , Kestrel Automotriz , Mecánica , Mecánica Motor , Motor , Motor Otto , Tiempo   

Para que el motor funcione por sí solo es necesario que el pistón haga alternativamente cuatro recorridos: dos de arriba y dos de abajo arriba. En cada uno de ellos ocurre en el interior del cilindro una operación distinta, que se ilustra en la figura. Y por eso se llama ciclo de cuatro tiempos o de ciclo otto, que fue su realizador. Para comprender esas cuatro fases suponemos el motor girando.

El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir de que se trata de un sistema pistón-cilindro con válvulas de admisión y válvulas de escape.

Motor de ciclo otto de cuatro tiempos.

PRIMER TIEMPO: ADMISIÓN

Primer tiempo ingreso de aire atmosférico.

El pistón se encuentra en el PMS y comienza a descender creando un vacío en el cilindro, cuyo espacio libre aumenta a medida que desciende el pistón. La mezcla de aire-gasolina proporcionada por el sistema de alimentación a través de colector de admisión y de válvula de admisión va llenando ese vacío que se produce en el cilindro. Cuando el pistón llega al PMI se cierra la válvula de admisión. En este tiempo el cigüeñal ha girado media vuelta. Si representamos en un eje de coordenadas los valores de la presión interior del cilindro alcanzada por los gases y el volumen que ocupa el pistón desde el PMS al PMI, vemos que en este tiempo teóricamente los gases han entrado a la presión atmosférica de 1.033Kg/cm², debido a la presión está representado por la recta A, que se llama isobara.

SEGUNDO TIEMPO: COMPRESIÓN

Segundo tiempo compresión de aire.

El pistón sube del PMI al PMS, manteniéndose las válvulas cerraras. Los gases que llenaron al interior del cilindro se comprimen y se disponen de un espacio cada vez mas reducido, lo que hace la presión interior y la temperatura de los mismos se eleve. Cuando el pistón llega al PMS esos gases ocupan el espacio de la cámara de compresión en la culata a una presión de 11kg/cm² aproximadamente (Según los tipos de motor).

Se ha producido una compresión adiabática C2, es decir, que el interior y el exterior de ese recinto acotado no se puede producir intercambio de calor. La temperatura de los gases se ha elevado. El cigüeñal ha girado otra media vuelta.

TERCER TIEMPO: EXPLOSIÓN

Tercer tiempo explosión de la mezcla aire-gasolina.

Los gases están comprimidos en a cámara de compresión y con el pistón en el PMS salta una chispa en la bujía que produce la explosión (Teóricamente instantánea) de la mezcla; una explosión que empuja al pistón hacia abajo, transmitiéndose a través de la biela un fuerte giro al cigüeñal, giro que a su vez recibe el volante, almacenando una energía que después devolverá en los tiempos muertos de escape, admisión y compresión. En esta fase, las válvulas han permanecido cerradas. Se a producido una carrera motriz, un tiempo efectivo, el único que produce energía para que el cigüeñal gire otra media vuelta. Los otros tres tipos son preparatorios de éste. De los cuatro tiempos, sólo el de explosión produce energía.

La presión interior de los gases comprimidos se ha elevado con la explosión, teóricamente y de forma instantánea a 50 a 60 Kp/cm² cuando el pistón se encuentra en el PMS. Se dice que esto ciclo es a “volumen constante” por que se produce la explosión con el pistón en el PMS, sin que se cree más presión cuando el pistón baja; es como un golpetazo que recibe el mismo. El ciclo diésel es distinto a la de motor de ciclo otto.

El pistón desciende hasta el PMI produciéndose una expansión adiabática. Las válvulas se mantienen cerradas y al final la presión tiene un valor P, hasta que se abren la o las válvulas de escape y la presión se iguala con la atmosférica.

CUARTO TIEMPO: ESCAPE

Cuarto tiempo expulsión de gases quemados.

Con el pistón en el PMI se abre la válvula de escape y se reduce la presión interior del cilindro de P a P presión atmosférica. El pistón sube empujando los gases quemados hacia la salida del múltiple de escape, conservándose el valor de la presión. El cigüeñal ha dado otra media vuelta. En el tiempo de escape, pues, se vacía la cámara de combustión dando la salida de los gases residuales que originó la explosión de la mezcla aire/combustible. En el PMS se cierra la válvula de escape y vuelve ha empezar el ciclo. La superficie S del diagrama da idea del trabajo desarrollado por el motor: cuando mayor sea mayor la superficie, mayor trabajo se ha realizado y más potencia erogará el motor. Línea E, isobara representa el tiempo de escape. El cigüeñal ha dado dos vueltas en el ciclo y hemos obtenido sólo una explosión o carrera motriz útil.