El motor Otto de 4 tiempos

Unidad 2. El motor Otto de cuatroUnidad 2. El motor Otto de cuatro
tiempostiempos
MOTORESMOTORES
Nicolás coladoNicolás colado
Instituto Jovellanos. MadridInstituto Jovellanos. Madrid

1. CONSTITUCIÓN DEL MOTOR OTTO DE
CUATRO TIEMPOS.
2. FORMACIÓN DE LA MEZCLA Y REGULACIÓN
DE LA CARGA.
3. CARACTERÍSTICAS DE MOTOR.
3.1 Volumen unitario.
3.2 Cilindrada.
3.3 Relación de compresión.
4. CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR OTTO DE
CUATRO TIEMPOS.
5. INYECCIÓN DIRECTA VS INYECCIÓN
INDIRECTA.
5.1 Inyección indirecta.
5.2 Inyección directa.
6. EJERCICIOS.
11/11/1522 Nicolás Colado MOTORES
INDICE..

Bloque
motor
Culata
Cárter
1. CONSTITUCIÓN DEL MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS
Colector de
escape
Colector de
admisión

Formación de la mezcla:
•El inyector, colocado en el colector
de admisión, inyecta una cierta
cantidad de combustible.
•Una mezcla de aire y combustible
entra en el cilindro finamente
pulverizada.
•La relación entre el peso del aire y el
peso del combustible puede variar
entre 18:1 (mezcla pobre para
máximo rendimiento) y 12:1 (mezcla
rica para máxima potencia)
•La relación estequiométrica es
aquella que tiene una relación aire-
combustible de 14,7:1
2. FORMACIÓN DE LA MEZCLA Y REGULACIÓN DE LA CARGA.

Regulación de la carga:
•Llamamos carga a la cantidad de
mezcla que admitimos en el cilindro.
•La regulación de la carga se hace
mediante la mariposa de gases, que
está en el colector de
admisión.
•Esta es controlada por el pedal del
acelerador.
2. FORMACIÓN DE LA MEZCLA Y REGULACIÓN DE LA CARGA.

• Calibre (D): es el diámetro del cilindro.
• Carrera (L): es la distancia que hay entre el PMS y el PMI.
L
D
Vu
4
2
π
=
3. CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR.
3.1 Volumen unitario (Vu):
es el espacio que hay en el cilindro comprendido entre el PMS y el PMI.
Vu

3.2 Cilindrada (V)
es el volumen resultante de multiplicar el volumen unitario (Vu ) por el número de
cilindros (n).
nVV u=

•Cuando el pistón está en el PMS, al final de
la carrera de compresión, toda la mezcla de
gasolina más aire queda confinada en el
volumen que hay en la CÁMARA DE
COMBUSTIÓN ( Vcc )
3.3 Relación de compresión Rc .
La relación de compresión ( Rc ) me dice la relación que existe entre el volumen
unitario del cilindro y el volumen de la cámara de combustión.
cc
ccu
c
V
VV
R
+
=

El ciclo de trabajo del motor Otto tiene las siguientes cuatro fases:
Admisión.
Compresión.
Escape.
Explosión.
4. CICLO DE TRABAJO DEL MOTOR OTTO DE CUATRO TIEMPOS

4.1 Diagrama P-V
isócora isóbara
isoterma

•Admisión (1-2): abre la válvula de
admisión; el pistón se desplaza del
PMS al PMI; el cilindro se llena con
mezcla de gases. La válvula cierra
en 2.
•Compresión (2-3): con las válvulas
cerradas el pistón sube al PMS. Se
produce una compresión
adiabática.
•Combustión (3-4): en el punto 3 se
produce el encendido. La
combustión es inmediata y produce
una súbita subida de la presión. El
pistón sigue en el PMS.
4.1 Diagrama P-V teórico.

•Expansión (4-5): con las dos
válvulas cerradas, el pistón
desciende al PMI. En esta
momento se genera un trabajo
positivo.
•Principio del escape (5-2): en el
PMI abre la válvula de escape; la
presión baja bruscamente hasta la
presión atmosférica.
•Final del escape (2-1): el ascenso
del pistón al PMS expulsa los
restos de gases quemados a
través de la válvula de escape.

Suposiciones para hacer el ciclo
teórico Otto:
Al realizar el ciclo de trabajo teórico
del motor Otto hemos hecho una serie
de suposiciones:
•Las carreras 1-2 y 2-1 se hacen a
presión atmosférica y sin ningún gasto
de trabajo.
•Los pasos 2-3 y 4-5 son adiabáticos
(sin aportación ni pérdida de calor)
•El calor aportado en 3-4 y el sustraído
en 5-2 son isócoros (a volumen
constante)

4.2 Diagrama P-V real.

4.3 Diagrama de la distribución.
• En esta espiral vemos la
representación de los
cuatro tiempos del ciclo
teórico Otto.
• Estas dos vueltas
representan los dos giros
completos que efectúa el
cigüeñal en cada ciclo de
trabajo.

•Al final de la compresión, la bujía
proporciona una chispa que hace explotar
la mezcla de aire-combustible que
tenemos en el cilindro.
•Esto sucede antes de que el pistón
alcance el PMS para compensar el tiempo
en que la llama tarda en propagarse.
•El momento en que esta chispa salta se
conoce como encendido.
•El avance del encendido es dinámico y
está entre los 5º y los 40º antes del PMS,
en función de las rpm y la carga del motor
4.4 Avance del encendido.

4.5 Ciclo práctico.

•En el diagrama de distribución real
podemos ver que la apertura y
cierre de las válvulas no coincide
con el PMS y el PMI.
•También podemos ver que el
momento del encendido se
adelanta al PMS
•El periodo durante el cuál
permanecen abiertas de forma
simultanea la válvula de admisión y
la de escape se llama cruce de
válvulas, y tiene como fin mejorar
el llenado del cilindro.

Al final del tiempo de escape, el pistón ralentiza su movimiento, con lo que
la inercia de los gases de escape genera un cierto vacío en el cilindro. La
apertura de la válvula de admisión mejora la renovación de gases.
Admisión Escape

Los motores de alto rendimiento tienen un ángulo de cruce mayor.

5. INYECCIÓN INDIRECTA VS INYECCIÓN DIRECTA
5.1 Inyección indirecta.
• El inyector se
coloca en el
colector de
admisión.
• La presión de
inyección va
de 3 a 3,5
bares.

• En la inyección directa, el
inyector se sitúa dentro de la
cámara de combustión.
• Sube el rendimiento y
disminuye la polución.
• La presión de inyección va de
30 a 100 bares.
• Estos motores pueden
funcionar de dos modos
diferentes:
1. Modo estratificado
pobre.
2. Modo homogéneo.

Modo estratificado pobre:
•Se usa con el motor a bajas cargas.
•La mezcla es tan pobre (40/1), que
no estallaría de no ser estratificada.
•En este modo el consumo se reduce
de un 15 a un 20 %.
•En su construcción es característico
el colector de admisión muy vertical y
el deflector de la cabeza del pistón.

Mariposa de
gases muy
abierta en
admisión.
Gran torbellino
de aire en
compresión.
Inyección en la
fase final de la
compresión. El
deflector crea
una mezcla rica
en las
proximidades
de la bujía.
Esta zona rica
si es
inflamable.

La mezcla homogénea:
 se da al exigir potencia al motor. Nos movemos en valores de la
mezcla próximos a la estequiométrica.
La inyección se
hace en la fase
de admisión.
En la
compresión se
logra una
mezcla
homogénea.

• Cilindro
• Pistón
• Biela
• Cigüeñal
• Válvulas
• Bloque motor
• Culata
• Bujía
• Carter
• Colector de admisión
• Colector de escape
CárterCárter
..
..
..
..
..
..
..
..
6. EJERCICIOS
Coloca los nombre en los elementos señalados.

1. ¿Cómo se llama la distancia que hay entre el PMS y el
PMI?
2. Tengo un motor de 4 cilindros con las siguientes
datos: carrera 80 mm, diámetro del cilindro 75 mm,
volumen de la cámara de combustión 20cm3
. calcula
el volumen unitario, la cilindrada total y la relación de
compresión.
3. Dibuja el diagrama de trabajo teórico de un motor Otto
de 4 tiempos y explica el movimiento del pistón en
cada una de sus fases.
6. EJERCICIOS.
Cuestionario final.

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