Tema 3 ciclo otto 2018

UNIVERSIDAD MAYOR
DE SAN SIMON
FPVA
FPVA
FPVA
FPVA
FPVA
COCHABAMBA BOLIVIA

ING. ROGER MONTECINOS R.
DOCENTE

EL MOTOR DE CUATRO CILINDROS
1876: August Otto construyó un
motor de cuatro cilindros que
constituyó la base de casi todos los
motores posteriores de combustión
interna.

CICLO OTTO TEÓRICO
• El motor Otto, es el más empleado en la actualidad, y realiza la
transformación de energía calorífica en mecánica
• Ejecuta cuatro fases, durante las cuales un pistón que se
desplaza en el interior de un cilindro efectúa cuatro
desplazamientos o carreras alternativas
• El sistema biela-manivela, transforma el movimiento lineal del
pistón en movimiento de rotación del árbol cigüeñal, realizando
este dos vueltas completas en cada ciclo de funcionamiento.

La entrada y salida de gases
en el cilindro es controlada por
dos válvulas situadas en la
cámara de combustión, las
cuales su apertura y cierre la
realizan por el denominado
sistema de distribución,
sincronizado con el
movimiento de giro del eje de
levas.

PMI
PMS Para que el motor funcione por sí
solo es necesario que el pistón
haga cuatro recorridos: dos de
arriba abajo y dos de abajo
arriba; en cada uno de ellos
ocurre en el interior del cilindro
una operación distinta, y por eso
se llama ciclo de cuatro tiempos

CICLO DE 4 TIEMPOS
• CARRERA DE ADMISION
• CARRERA DE COMPRESION
• CARRERA DE EXPLOSION
• CARRERA DE ESCAPE
CICLO OTTO TEORICO

TIEMPO DE ADMISIÓN
• Desde el PMS, el pistón inicia su carrera
descendente.
• La válvula de admisión se abre y permite la
entrada de la mezcla aire-combustible
• El tiempo de admisión y la carrera del
pistón terminan cuando éste llega al PMI
• La presión inicial en el cilindro es negativa
o depresión de 0.1 a 0.2 kg/cm2,
• La presión final es de 1 kg/cm2
• La temperatura de la mezcla es la
ambiente.

TIEMPO DE COMPRESION
• El pistón inicia su carrera ascendente; la válvula de
admisión se cierra y la mezcla aire-combustible es
comprimida violentamente.
• Las partículas de combustible se encuentran
entonces rodeadas apretadamente por partículas de
oxígeno
• El tiempo de compresión y la carrera del pistón
terminan cuando éste llega al PMS
• La presión inicial de compresión es la atmosférica 1
kg/cm2
• La temperatura inicial de compresión es la
atmosférica
• La presión final es de acuerdo a la relación de
compresión hasta 18 kg/cm2
• La temperatura final es 400 º C a 500º C

TIEMPO DE EXPLOSION
• La mezcla aire-combustible se enciende por la
chispa, generando alta presión de gases en
expansión.
• Como las válvulas siguen cerradas, los gases
empujan al pistón en su carrera descendente y la
biela comunica esa fuerza al cigüeñal haciéndolo
girar.
• Presión inicial de explosión es 18 kg/cm2
• Temp. inicial de explosión es la 400º C
• La presión máxima de explosión es 30 kg/cm2
• Temp. máxima de explosión es 2000 º C a 2500º
C
• Presión final de expansión es 3 kg/cm2
• Temp. final de expansión es 800 º C

TIEMPO DE ESCAPE
• El tiempo de escape es el último del ciclo y
tiene lugar en la carrera ascendente del pistón.
• La válvula de escape se abre y permite la
expulsión de los gases quemados que serán
conducidos al exterior a través del tubo del
escape.
• El ciclo se reanuda de inmediato ya que a
continuación sigue de nuevo el tiempo de
admisión y así sucesivamente en forma
indefinida.
• La presión inicial de escape es 3 kg/cm2
• La temperatura inicial de escape es 800 º C
• La presión residual es de 0.2 bares
• La temperatura residual es la ambiente

Podemos decir
El rendimiento térmico ideal   es la relación entre la cantidad
de calor transformada en trabajo útil y la cantidad de calor
suministrada al fluido.
  = Q1 – Q2 Real
Q1 Ideal
La segunda ley de la termodinámica enuncia:
NINGUN MOTOR REAL O IDEAL pueden convertir en trabajo
mecánico todo el calor en el introducido.
Solo una fracción del calor suministrado por la combustión podrá
convertirse en trabajo; esta fracción representa el rendimiento
térmico del motor  .

El ciclo Otto es el ciclo ideal de los motores de encendido por
batería, las transformaciones termodinámicas que se verifican
son:
1-2 Adiabática o Isotrópica (sin intercambio de calor con el
exterior) compresión del fluido activo y el correspondiente trabajo
realizado por el pistón
2-3 A volumen constante introducción instantánea del calor
Suministrado Q1
3-4 Adiabática expansión y correspondiente trabajo producido por
el fluido activo
3-4 A volumen constante sustracción instantánea del calor Q2

DIAGRAMA P-V DE UN CICLO OTTO TEÓRICO
P
V
4
3
2
10
Q
Q
1
2
P
P
P.M.I. P.M.I.
4
0
P3
Admisión (Isobara)
Compresión (Adiabática)
Combustión (Isócora)
Trabajo (Adiabática)
Primera fase del
escape (Isócora)
Segunda fase del
escape (Isobara)

CICLO OTTO REAL
El ciclo es abierto, se intercambia masa con el exterior durante los
procesos de admisión y de escape.
El fluido operante es reactivo y modifica sus propiedades al
producirse la combustión.
Proceso de compresión:
- Hay pequeñas fugas de gas.
- Se produce intercambio de calor entre el fluido y la pared del
cilindro, y por lo tanto el proceso no es adiabático.
- El retraso en el cierre de la válvula de admisión provoca una
pérdida de fluido por la pipa de admisión.

CICLO OTTO REAL
Proceso de combustión:
- Hay pérdidas de calor hacia el fluido refrigerante.
- La combustión es incompleta debido a las imperfecciones en
la formación de la mezcla.
- La velocidad media del pistón y la del frente de llama son del
mismo orden, esto impide que la combustión ocurra
instantáneamente en el PMS.

CICLO OTTO REAL
Proceso de expansión:
- Elevado gradiente de temperatura entre el fluido y la pared del
cilindro, el proceso no es adiabático y ocurren grandes pérdidas de
calor.
- La apertura de la válvula de escape antes del PMI provoca
pérdidas de calor en los gases enviados al exterior.

PÉRDIDAS DE CALOR
Como el cilindro esta
refrigerado para asegurar el
buen funcionamiento del
pistón, una cierta parte de
calor del fluido se transmite a
las paredes. Se produce, por
tanto, una perdida de trabajo
útil correspondiente a la
superficie A de la figura.

COMBUSTIÓN NO INSTANTÁNEA
• En el ciclo teórico, se supone que la
combustión se realiza a volumen
constante; es, por tanto, instantánea; en
el ciclo real, por el contrario, la
combustión dura un cierto tiempo.
• Si el encendido tuviese lugar justamente
en el P.M.S., la combustión ocurriría
mientras el pistón se aleja de dicho
punto, y el valor de la presión seria
inferior al previsto, con la
correspondiente perdida de trabajo útil,
por lo que es necesario anticipar el
encendido de forma que la combustión
pueda tener lugar, en su mayor parte,
cuando el pistón se encuentra en la
proximidad del P.M.S.
• Esto produce un redondeamiento de la
línea teórica 2-3 de introducción del
calor y, por tanto, una perdida de trabajo
útil representada por el área B.

TIEMPO DE ABERTURA DE LA
VÁLVULA DE ESCAPE
• En el ciclo teórico también habíamos
supuesto que la sustracción de calor
ocurría instantáneamente en el P.M.I
• En el ciclo real la sustracción de calor
tiene lugar en un tiempo a que una parte
de los gases salgan del cilindro antes
de que el pistón alcance el P.M.I. de
manera que su presión descienda cerca
del valor de la presión exterior al
comienzo de la carrera de expulsión.
• Este hecho provoca una perdida de
trabajo útil representada por el area C,
perdida que es, sin embargo, menor que
la que se tendría sin el adelanto de la
abertura de la válvula de escape.

DEFINICIÓN DE MOTOR
Transformación
de energía
química a
mecánica
Energía
mecánica se
manifiesta en la
rotación del eje
del motor
Eje de rotación
unida al
mecanismo
que se quiere
mover

CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES
o Por el Modo de Generar el Estado Térmico
o Por el Combustible.
o Por el Modo de Trabajo.
o Disposición de los Cilindros.
o Por la Distribución o (disposición de Válvulas).
o Por tipo de Inyección “alimentación”.
o Por el Encendido.
o Por la Refrigeración.
o Según el Modo de Lubricación.
o Según las Aplicaciones

CLASIFICACION DE LOS MOTORES
• SEGÚN EL MODO DE GENERAR EL ESTADO
TÉRMICO:
– de combustión externa (mce):
– de combustión interna (mci):
combustión
combustión
caldera
vapor
agua
MOTOR COMBUSTIÓN EXTERNA MOTOR COMBUSTIÓN INTERNA

Motores de
combustión interna
Motores de
combustión externa

• SEGÚN LA FORMA EN QUE SE RECUPERA LA ENERGÍA
MECÁNICA:
– ALTERNATIVOS:
• Según el encendido de la mezcla aire-combustible:
– Motor de encendido provocado (MEP)
– Motor de encendido por compresión (MEC)

POR EL ENCENDIDO
Es el mas
utilizado hasta en los motores
modernos como es el de inyección
electrónica.
•Sistema de Encendido Convencional.
•Sistema de Encendido D.I.S.
Este se utiliza en
los motores a Diesel este auto
encendido se produce por las elevadas
temperaturas y a la elevada presión del
aire que ingresa en el cilindro, este
también debido a la elevada presión
que es inyectado el gas-oil.

• SEGÚN LA FORMA EN QUE SE RECUPERA LA ENERGÍA
MECÁNICA:
– ALTERNATIVOS:
• Según la forma en que se realiza el trabajo:
– Motor de 4 tiempos (4T): 2 giros de cigüeñal realizan 1 ciclo.
– Motor de 2 tiempos (2T): 1 giro de cigüeñal realiza 1 ciclo.

MODO DE TRABAJO O CICLOS
o Motor cuatro tiempos: dos
vueltas a cigüeñal, cuatro
carreras del pistón. Cuatro
etapas: admisión, compresión,
expansión, escape
o Motor dos tiempos: Una vuelta
al cigüeñal, dos carreras al
pistón.

POR EL TIPO DE
REFRIGERACIÓN
Este circula por dentro
del motor y el agua es la
encargada de recoger el calor
que se produce dentro de
este.
Este sistema es mas
utilizado en motocicletas ya
que así aprovechan el aire
para refrigerar.

– ROTATIVOS:
• Turbó máquinas: Turbina de gas.
• Volumétricos: Motor Wankel.

– REACCIÓN:
• Cohetes.
Es un reactor que tiene un tanque con
combustible y otro con comburente(oxigeno).
Los gases al calentarse se dilatan y salen a
gran velocidad. Cuanto mas velocidad de
salida tengan los gases producidos por la
combustión mas velocidad tendrá el cohete.
m(gas)·v(gas)=m(cohete)·v(cohete)

– REACCIÓN:
TURBOREACTOR
El aire entra aspirado por los hélices del compresor donde se comprime con
el queroseno en la cámara de combustión y explota a gran velocidad
empujando al avión.

– REACCIÓN:
TURBOFAN
Este motor utilizan los aviones comerciales porque son mas silenciosos. Al
estar el fan se suman dos efectos:
1-refrigera al turboreactor.
2-el flujo de aire es mayor.
El avance del avión se hace gracias al fan y a los gases.

– REACCIÓN:
TURBOHÉLICE
Aquí la turbina también gira al hélice delantero. La propulsión se debe a
dos causas: a los gases que salen por la parte posterior (a poca velocidad
porque la mayor parte de la energía se gasta en mover la turbina)y al
empuje de la hélice

TURBOREACTOR TURBOFAN
TURBOHÉLICE

• Según el combustible empleado
Gasolina,
GNC,
diésel,
hidrógeno,
nitrógeno, etc.

CLASIFICACIÓN SEGÚN TIPO DE
COMBUSTIBLE
Motores
Diesel
Motores de
Gasolina
Motores de
Gas

• Según el número de cilindros
– Monocilíndrico y policilindrico

SEGÚN NÚMERO DE CILINDROS
• Motor Mono cilindro: 1
cilindro, encontrado en
motocicletas.
• Motor policilindro: vienen en
disposiciones de 4, 6, 8, 12 y
hasta 16 cilindros.

SEGÚN LA DISPOSICIÓN DE CILINDROS
En línea

Cilindros opuestos

Estrella

Cilindros en V

Cilindros
en línea
Cilindros
en V
Cilindros
opuestos
Motor
Radial o
estrella
Motor
Forma H
Motor
forma W

DISTRIBUCIÓN O DISPOSICIÓN
DE LAS VÁLVULAS
SV
OHV
No se utiliza desde hace
tiempo ya que las válvulas no
están colocadas en la culata
sino en el bloque del motor,
lo que provoca que la
cámara de compresión tenga
que ser mayor y el tamaño
de las cabezas de las
válvulas se vea limitada.
Se distingue por tener el eje
de levas en el bloque motor y
las válvula dispuestas en la
culata

OHC
DOHC
se distingue por tener el árbol
de levas en la culata lo mismo
que las válvulas.
utilizado sobre todo en
motores con 3, 4 y 5 válvulas
por cilindro.
3 válvulas por 4 válvulas por
cilindro cilindro

ACCIONAMIENTO DE LA DISTRIBUCIÓN
SEGÚN EL SISTEMA UTILIZADO
Sistema OHV

SEGÚN VELOCIDAD DE
ROTACIÓN (RPM)
Motores de baja
velocidad
(Menor de 300
rpm)
Motores de
media velocidad
(300-1000 rpm)
Motores de alta
velocidad (Más
de 1000 rpm)

SEGÚN EL MODO
DE LUBBRICACIÓN
Motores donde existe un
cárter que contiene aceite
lubricante.
En
este caso el cárter está vacío
y el lubricante entra al motor
mezclado con la gasolina.

SEGÚN APLICACIÓN
Motores para
Automóviles
Generadores
Motores
Marinos
Motores para
aviones
Motores para
Trenes
Uso en el
hogar
Equipos para
Movimiento de
tierra

funciona con un ciclo durante el cual el pistón efectúa dos carreras y
el cigüeñal da sólo una vuelta o giro de 360º.
12
1
2
5
3
9
6
1.- cilindro.
2.- lumbrera de escape.
3.- lumbrera de admisión.
4.- lumbrera de carga.
5.- bloque.
6.- cárter.
7.- pistón.
8.- biela.
9.- cigúeñal.
10.- aletas de refrigeración.
11.- deyector.
12.- bujía o inyector.
8
7
4
11
10
MOTOR DE DOS TIEMPOS

Durante esta carrera la muñequilla del
cigüeñal ha girado 180º y se han realizado
las siguientes fases:
•Barrido de gases residuales.
•Compresión de la mezcla.
•Preadmisión o llenado del cárter.

En esta segunda carrera la muñequilla
del cigüeñal ha girado otros 180º,
completando una vuelta del cigüeñal y se
han realizado las siguientes fases:
•Combustión y trabajo.
•Precomprensión de la mezcla en el
cárter.
•Escape.
•Admisión.

Federico Wankel 1956 alemán. Inventa un motor rotativo de
encendido provocado.
o Consta de un émbolo rotativo, con forma de triangulo
curvilíneo.
o Posee menores pérdidas por fricción (menor número de piezas
móviles), menor peso y más compacto.
o Presenta problemas de sellado en las cámaras de combustión,
y pérdidas de calor.
101
MOTOR ROTATIVO WANKEL

no tiene ni cilindros ni pistones, sino que está formado por una
carcasa con forma geométrica de epitrocoide, alrededor de la
cual hay cámaras por donde circula el agua que sirve de
refrigeración, la cual está cerrada herméticamente por ambos
lados con dos tapas en las que van instalados los cojinetes de
apoyo de un eje motor del que se toma el trabajo producido.

La carcasa lleva tallados dos orificios que se denominan
lumbreras de admisión y escape, a través de las cuales se
realiza el llenado con gases frescos y la expulsión de gases
quemados, y tiene además un orificio roscado en el que va
situada la bujía o el inyector de combustible.

En el interior de la carcasa se mueve un rotor en forma de
triángulo equilátero curvilíneo, que gira excéntricamente con sus
vértices en continuo contacto con la carcasa, manteniendo la
hermeticidad gracias a unos patines que hacen el mismo efecto
que los segmentos en los motores alternativos. El rotor lleva
una corona dentada interiormente, que engrana con un piñón
del árbol motor.

1) ¿En qué año construye Otto su motor de combustión interna?
2) ¿A qué se llama ciclo Otto?
3) ¿En cuántas carreras se realiza el ciclo Otto?
4) ¿Por qué utiliza el sistema biela-manivela el ciclo Otto?
5) ¿Cómo se controla la entrada y salida de los gases en el motor Otto?
6) ¿A qué se llama fases o tiempos de trabajo en un motor de combustión interna?
7) ¿A qué se llama admisión en un motor de combustión interna?
8) ¿A qué se llama compresión en un motor de combustión interna?
9) ¿A qué se llama al tercer tiempo trabajo (expansión) en un motor de combustión interna?
10) ¿A qué se llama escape en un motor de combustión interna?
11) ¿Por qué se llama Admisión (Isobara) en un motor de combustión interna?
12) ¿Por qué se llama Compresión (Adiabática) en un motor de combustión interna?
13) ¿Por qué se llama Combustión (Isocora) en un motor de combustión interna?
14) ¿Por qué se llama Trabajo (Adiabática) en un motor de combustión interna?
15) ¿Por qué se llama Primera fase del escape (Isocora) en un motor de combustión interna?
16) ¿Por qué se llama Segunda fase del escape (Isobara) en un motor de combustión
interna?
17) Realice un Diagrama P-V de un ciclo Otto teórico
PRACTICA

18) ¿A qué se llama ciclo Otto real?
19) ¿Por qué hay pérdidas de calor en el ciclo Otto real?
20) ¿Por qué la combustión no es instantáneo en el ciclo Otto real?
21) ¿Por qué la apertura de válvulas no es igual en el ciclo Otto real?
22) ¿A qué se llama RCE?
23) ¿A qué se llama AAE?
24) ¿A qué se llama RCA?
25) ¿A qué se llama AAA?
26) ¿A qué se llama AE?
27) ¿A qué se llama traslape valvular?
28) ¿Cómo se clasifican los motores según por el modo de generar el estado térmico?
29) ¿Cómo se clasifican los motores según combustible empleado?
30) ¿Cómo se clasifican los motores según la forma en que se realiza el trabajo?
31) ¿Cómo se clasifican los motores según la disposición de cilindros?
32) ¿Cómo se clasifican los motores según la distribución o (disposición de Válvulas)?
33) ¿Cómo se clasifican los motores según el encendido de la mezcla aire-combustible?
34) ¿Cómo se clasifican los motores según el tipo de inyección alimentación?
PRACTICA

35) ¿Cómo se clasifican los motores según el tipo de encendido?
36) ¿Cómo se clasifican los motores según el tipo de refrigeración?
37) ¿Cómo se clasifican los motores según el tipo de lubricación?
38) ¿Cómo se clasifican los motores según velocidad de rotación (rpm)?
39) ¿Cómo se clasifican los motores según las Aplicaciones?
40) ¿A qué se llama motor de 2 tiempos?
41) ¿A qué se llama motor Wankel?
PRACTICA

GRACIAS POR SU
roremore@yahoo.es

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