Funcionamiento y Componentes del Motor Otto: Ciclo Teórico y Práctico

Preparación de la Mezcla y Funcionamiento del Motor Otto

El motor Otto, un tipo de motor de combustión interna, requiere una preparación precisa de la mezcla aire-combustible y una serie de procesos sincronizados para su funcionamiento. A continuación, se detallan las fases clave:

• Preparación de la mezcla: El combustible se mezcla con el aire, que proporciona el oxígeno necesario para la combustión.
• Encendido: Al final de la fase de compresión, una chispa eléctrica generada por la bujía inicia la explosión de la mezcla. El sistema de encendido se encarga de que la chispa salte en el momento preciso.
• Regulación de carga: La cantidad de mezcla que ingresa al cilindro se regula mediante una mariposa de gases ubicada en el colector de admisión. Esta mariposa es controlada por el pedal del acelerador. A mayor apertura, mayor cantidad de mezcla ingresa, y viceversa.

Constitución del Motor Otto

El motor Otto está compuesto fundamentalmente por:

• Un pistón (o émbolo) con movimiento alternativo.
• Un sistema de biela y cigüeñal que transforma el movimiento alternativo del pistón en movimiento rotativo.
• El pistón se desplaza dentro del cilindro y la estanqueidad se asegura mediante anillos elásticos.

Ciclo Teórico del Motor Otto

El ciclo teórico del motor Otto se compone de cuatro tiempos:

1. Admisión: La válvula de admisión se abre y el pistón desciende desde el punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI). El cilindro se llena con gases frescos a presión atmosférica.
2. Compresión: Con ambas válvulas (admisión y escape) cerradas, el pistón asciende desde el PMI al PMS, comprimiendo la mezcla aire-combustible. El aumento de presión eleva la temperatura de la mezcla.
3. Combustión: En el PMS, se produce el encendido. La rápida combustión de los gases genera un fuerte aumento de presión.
4. Expansión: Las dos válvulas permanecen cerradas. La alta presión generada por la combustión empuja el pistón desde el PMS al PMI.
5. Escape: En el PMI, se abre la válvula de escape. La presión desciende instantáneamente hasta la presión atmosférica.

Ciclo Práctico del Motor Otto

El ciclo práctico difiere ligeramente del teórico debido a factores como las pérdidas de carga y la duración finita de los procesos:

1. Admisión: La válvula de admisión se abre y el pistón desciende. El llenado se produce a una presión inferior a la atmosférica debido a las pérdidas de carga en el conducto de admisión. El gas solo entra cuando el desplazamiento del pistón crea la depresión suficiente.
2. Compresión: Con ambas válvulas cerradas, el pistón asciende, comprimiendo la mezcla. La compresión no es adiabática (no hay intercambio de calor con el exterior).
3. Combustión: La propagación del frente de llama es muy rápida, pero no instantánea. La combustión no se realiza a volumen constante y se extiende más allá del PMS.
4. Expansión: El pistón desciende en la carrera de trabajo. Esta carrera no es adiabática, ya que parte del calor se transfiere al sistema de refrigeración.
5. Intercambio de gases: Comprende la admisión de la mezcla y la expulsión de los gases quemados.

Diagrama de Distribución y Cruce de Válvulas

En motores Otto de altas revoluciones, el intercambio de gases debe ser muy rápido. Para optimizar este proceso, se ajustan los tiempos de apertura y cierre de las válvulas, que no coinciden exactamente con los puntos muertos. Estos ajustes se representan en el diagrama de distribución:

• Avance a la Apertura del Escape (AAE): La válvula de escape se abre antes de que el pistón llegue al PMI, durante la fase de expansión.
• Avance a la Apertura de Admisión (AAA): La válvula de admisión se abre unos grados antes de que el pistón llegue al PMS, durante la fase de escape, cuando la válvula de escape aún está abierta.
• Retraso al Cierre de Escape (RCE): La válvula de escape se cierra después de que el pistón haya pasado el PMS y haya comenzado su carrera descendente. El ángulo durante el cual las válvulas de admisión y escape permanecen abiertas simultáneamente se denomina "cruce de válvulas".
• Retraso al Cierre de Admisión (RCA): La válvula de admisión se cierra después de que el pistón haya pasado el PMI, durante la fase de compresión.
• Cruce de Válvulas: El periodo en que las válvulas de escape y admisión están abiertas al mismo tiempo. Se produce entre el AAA y el RCE. A mayor número de revoluciones del motor, mayores son los ángulos de apertura de las válvulas.

Motores de Inyección Directa

La inyección directa es una técnica empleada por muchos fabricantes para mejorar la eficiencia y el rendimiento del motor. Permite trabajar con carga estratificada y mezcla pobre.

• Modo Estratificado

  Se utiliza con mezcla pobre cuando el motor opera a cargas bajas. Los conductos de admisión se disponen en posición casi vertical para dirigir el aire. El pistón tiene un deflector con una cavidad esférica que crea una turbulencia giratoria en el aire.

• Modo de Mezcla Homogénea

  Se activa cuando se requiere mayor potencia del motor. El combustible se inyecta durante la fase de admisión.