Ciclo Otto
El Ciclo Otto es el ciclo termodinámico utilizado en un motor de combustión interna. Se caracteriza por ser un proceso en el cual la combustión de la mezcla aire-combustible se produce a presión aproximadamente constante, dado que el pistón se desplaza hacia abajo mientras se realiza.
Hay dos tipos de motores Otto, los de 2 tiempos y los de 4 tiempos:
[Motor de 2 tiempos]
1. (Admisión - Compresión) Cuando el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior) empieza a desplazarse hasta el PMS (Punto Muerto Superior), esto crea una diferencia de presión que hace aspirar la mezcla de aire y gasolina por la lumbrera de admisión. Mientras va entrando la mezcla al cilindro, se va comprimiendo, hasta que el pistón tapa dicha lumbrera, y deja de entrar más mezcla, únicamente comprime.
2. (Expansión - Escape de Gases) Una vez que el pistón a alcanzado el PMS y la mezcla ya esta comprimida, salta una chispa entre los dos electrodos de la bujía, que eso hace inflamar la mezcla de aire y gasolina, liberando toda su energia y alcanzando altas presiones y temperaturas en el cilindro. El pistón se desplaza nuevamente hacia el PMI antes pasando por una salida hacia el escape, y al estar a altas presiones los gases quemados salen por ese orificio hacia la salida de escape.
El rendimiento de este motor respecto al de 4 tiempos, es inferior, ya que tiene un rendimiento volumétrico menor y el escape de gases no es tan eficaz como en el otro sistema. También estos motores contaminan más. Por otro lado, suelen dar más potencia para las mismas cilindradas, ya que este hace una explosión en cada revolución, mientras el motor de 4 tiempos hace una explosión por cada 2 revoluciones.
Éste tipo de motores se utilizan mayoritariamente en motores de poca cilindrada (motocicletas, cortacésped, motosierras, etc), ya que es mucho más barato y sencillo de construir.
[Motor de 4 tiempos]
- Durante la primera fase el pistón se desplaza hacia atrás hasta el PMI (Punto Muerto Inferior) y la '''válvula de admisión permanece abierta, permitiendo que el movimiento del pistón aspire la mezcla de combustible y aire hacia dentro del cilindro.
- Durante la segunda fase las válvulas permanecen cerradas y el pistón se mueve hacia el PMS (Punto Muerto Superior) del cilindro, comprimiendo la mezcla de aire y combustible contenida en la cámara. Cuando el pistón llega hasta el final de esta fase (PMS), la bujía se activa.
- Durante la tercera fase se produce el encendido de la mezcla de combustible y aire, liberando energía que provoca la expansión de los gases y el alejamiento del pistón de nuevo hacia el PMI. Se produce la transformación de la energía química contenida en el combustible en energía mecánica trasmitida por el pistón al cigüeñal.
- En la cuarta fase se abre la válvula de escape y el pistón se mueve hacia la cabeza del cilindro (PMS), expulsando los gases producidos durante la combustión y quedando preparado para empezar un nuevo ciclo.
Eficiencia
La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración.
En general, la eficiencia de un motor de este tipo depende del relación de compresión, la proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.