El documento describe el ciclo de Otto, que es fundamental en motores de combustión interna, y detalla sus cuatro etapas: admisión, compresión, trabajo y escape. Se incluye un diagrama de presión-volumen que ilustra los procesos involucrados y la importancia de la relación de compresión en la eficiencia del ciclo. Finalmente, se destaca que un mayor rendimiento se logra con una mayor relación de compresión.

1. CICLO DE OTTO
CONTENIDO:
1: Introducción.
2: Los 4 tiempos del trabajo.
3: Primer tiempo: Admisión.
4: Segundo tiempo: Compresión.
5: Tercer tiempo: Trabajo.
6: Cuarto tiempo: Escape.
7: Diagrama P-V del ciclo Otto.
8: Descripción del funcionamiento del diagrama P-V.
9: Rendimiento del ciclo Otto.
Materia: Termodinámica 2
Lic. En Ing. Mecatrónica

2.  Muchas de las máquinas térmicas que se construyen en
la actualidad (motores de camiones, coches,
maquinaria, etc.) están provistas de un motor
denominado motor de cuatro tiempos o motor Otto.
 El fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina
que experimenta una serie de transformaciones.
 Realiza la transformación de energía calorífica en
mecánica a través de un conjunto de procesos
utilizados por los motores de combustión interna de
encendido por chispa (ciclos de 2 o 4 tiempos).
1: INTRODUCCIÓN

3. 2: LOS 4 TIEMPOS DE TRABAJO
Figura 1: Partes y etapas del funcionamiento de los 4 tiempos del
ciclo Otto.

4. 3: PRIMER TIEMPO: ADMISIÓN
Durante este tiempo el pistón
se desplaza desde el PMS al
PMI, durante este
desplazamiento el cigüeñal
realiza un giro de 180°. Cuando
comienza esta fase la válvula
de admisión se abre, por lo
que se aspira una mezcla de
aire y combustible para llenar
en totalidad al cilindro.
Figura 2: Etapa de Admisión.

5. 4: SEGUNDO TIEMPO: COMPRESIÓN
El pistón efectúa su segundo
movimiento del PMI al PMS,
por lo tanto el cigüeñal da
otro giro de 180°. Durante
este proceso las válvulas
permanecen cerradas y el
pistón comprime las
mezclas, la cual queda
alojada en la cámara de
combustión. Figura 3: Etapa de Compresión.

6. 5: TERCER TIEMPO: TRABAJO
En el momento en que el
pistón llega al final de la
compresión, entre los
electrodos de la bujía, salta
una chispa eléctrica en el
interior de la cámara de
combustión, liberando la
energía calorífica del
combustible produciendo así
una temperatura elevada en el
interior del cilindro
ocasionando una fuerza de
empuje del pistón hacia el PMI.
Figura 4: Etapa de Trabajo.

7. 6: CUARTO TIEMPO: ESCAPE
En este ultimo recorrido
del pistón, la válvula de
escape permanece abierta
para liberar los gases
quemados a la atmosfera
procedente de la
combustión. Haciendo
girar al cigüeñal 720° en un
ciclo. Figura 5: Etapa de Escape.

8. 7: DIAGRAMA P-V CICLO DE OTTO
Figura 6: Diagrama de presión-volumen de los 6 procesos del ciclo
Otto.

9.  EA - Admisión: la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada en el
cilindro de la mezcla de aire y gasolina. Al finalizar esta primera etapa, la
válvula de admisión se cierra. El pistón se desplaza hasta el
denominado punto muerto inferior (PMI).
 AB - Compresión adiabática: la mezcla de aire y gasolina se comprime sin
intercambiar calor con el exterior. La transformación es por
tanto isentrópica. La posición que alcanza el pistón se denomina punto
muerto superior (PMS). El trabajo realizado por la mezcla en esta etapa es
negativo, ya que ésta se comprime.
 BC - Explosión: la bujía se activa, salta una chispa y la mezcla se enciende.
Durante esta transformación la presión aumenta a volumen constante.
 CD - Expansión adiabática: la mezcla se expande adiabáticamente. Durante
este proceso, la energía química liberada durante la combustión se
transforma en energía mecánica, ya que el trabajo durante esta
transformación es positivo.
 DA - Enfriamiento isócoro: durante esta etapa la presión disminuye y la
mezcla se enfría liberándose calor al exterior.
 AE - Escape: la válvula de escape se abre, expulsando al exterior los
productos de la combustión. Al finalizar esta etapa el proceso vuelve a
comenzar.
8: DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
DEL DIAGRAMA P-V.

10. 9: RENDIMIENTO DEL CICLO DE OTTO
El rendimiento del ciclo, viene
dado por la relación entre el
trabajo total realizado durante el
ciclo y el calor suministrado al
fluido de trabajo:
La relación entre
volúmenes V1/V2 se
denomina relación de
compresión (r). Así que, el
rendimiento expresado de la
función es:
Cuanto mayor sea la relación de
compresión, mayor será el
rendimiento del ciclo de Otto.
Figura 7 y 8: Formula del
rendimiento del ciclo Otto.