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El motor de combustión interna
El Ciclo Otto
El ciclo de Otto es un conjunto de procesos utilizados por los motores de combustión
interna de encendido por chispa (ciclos de 2 o 4 tiempos). Estos motores a) aspiran una mezcla de aire-combustible, b) lo
comprimen, c) provocan su reacción, logrando así eficazmente la adición de calor
a través de convertir energía química en energía térmica, d) expanden los productos de la combustión, y a continuación e)
expulsan los productos de combustión y lo reemplazan con una nueva mezcal de
aire-combustible. Los diferentes procesos se muestran en la siguiente figura:
El ciclo ideal
Otto
The ideal Otto cycle
1. Carrera de aspiración, la mezcla de aire-vapor de gasolina ingresa al motor ( 0 →1).
2. Carrera de Compresión, incremento de p, T (1
→2).
3. Combustión (chispa), tiempo muy corto, esencialmente a volumen constante. Modelo: Calor absorbido
desde una serie de depósitos a temperaturas T2 a T3 (2 →3).
4. Carrea de Trabajo: expansión (3 →4).
5. Válvula de escape: se abre la válvula, escape de gases (4 →1). Modelo: rechazo
de calor a una serie de depósitos a temperaturas T4 a T1.
6. Carrera de escape, el pistón empuja los gases remanentes
producto de la combustión fuera del cilindro (1 →0).
Modelamos los
procesos como si los cuales actuarían sobre una masa fija de aire contenida en un arreglo de pistón-cilindro, tal como
se muestra en la figura siguiente.
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The Internal
combustion engine
Otto Cycle
The Otto cycle is a set of processes used by spark ignition internal combustion engines (2-stroke
or 4-stroke cycles). These engines a) ingest a mixture of fuel and air, b) compress it, c) cause it to react, thus effectively
adding heat through converting chemical energy into thermal energy, d) expand the combustion products, and then e) eject the
combustion products and replace them with a new charge of fuel and air. The different processes are shown in the next figure:
1. Intake stroke, gasoline vapor and air
drawn into engine ( 0 →1).
2. Compression stroke, p,T increase . (1 →2).
3. Combustion (spark), short time, essentially
constant volume. Model: heat absorbed from a series of reservoirs at temperatures T2 to T3 (2 →3).
4. Power stroke: expansion (3 →4).
5. Valve exhaust: valve opens, gas escapes.
(4 →1). Model:
rejection of heat to series of reservoirs at temperatures T4 to T1.
6. Exhaust stroke, piston pushes remaining
combustion products out of chamber (1
→0).
We
model the processes as all acting on a fixed mass of air contained in a piston-cylinder arrangement, as shown in the next
Figure.
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