Cualidades y Clasificación de Motores Térmicos: Funcionamiento del Motor Otto

Cualidades del Motor Térmico

• Buen rendimiento: Transforma en trabajo buena parte de la energía que produce la combustión.
• Bajo consumo: Relación eficiente con respecto a su potencia.
• Gases de escape: Poco contaminantes.
• Fiabilidad y durabilidad: Alta resistencia y vida útil prolongada.
• Bajo coste: Fabricación y mantenimiento económicos.

Clasificación de los Motores de Combustión Interna

Por la forma de iniciar la combustión:

• Motores Otto
• Motores Diesel

Por el ciclo de trabajo:

• Motores de 4 tiempos
• Motores de 2 tiempos

Por el movimiento del pistón:

• Motores de pistón alternativo
• Motores de pistón rotativo

Funcionamiento del Motor Otto

El motor Otto pertenece al grupo de motores térmicos de combustión interna. Consume una mezcla de aire y combustible que ha sido previamente preparada. Dispone de un sistema de encendido eléctrico, cuya chispa inflama la mezcla que se encuentra comprimida en la cámara de combustión. Los procesos de admisión de la mezcla y posterior expulsión de los gases quemados están controlados por las válvulas, que abren y cierran los conductos correspondientes, mandados por el sistema de distribución.

Ciclo de Funcionamiento

Su ciclo de funcionamiento se realiza en cuatro tiempos:

1. Admisión: Se abre la válvula de admisión y el pistón comienza su carrera descendente. El aumento de volumen en el cilindro es ocupado por la mezcla de aire y combustible que entra a gran velocidad. Cuando el pistón llega al PMI, se cierra la válvula de admisión.
2. Compresión: Las válvulas de admisión y escape están cerradas, el pistón realiza su carrera ascendente desde el PMI. Cuando el pistón llega al PMS, la mezcla queda comprimida en la cámara de combustión, alcanzando una presión entre 10 y 15 bar, dependiendo del valor de la relación de compresión. Para realizar la compresión y elevar la temperatura de la mezcla, el volante de inercia aporta su energía cinética.
3. Combustión y Expansión: En el PMS, la bujía proporciona una chispa que inflama la mezcla comprimida. La combustión provoca un inmediato aumento de la temperatura, apareciendo una alta presión que se aplica sobre la cabeza del pistón. El pistón desciende desde el PMS hasta el PMI, transformándose así la energía calorífica liberada en la combustión en energía mecánica. A medida que el pistón desciende, los gases se expanden dentro del cilindro y la presión disminuye.
4. Escape: En el PMI, los gases se han expandido, pero aún queda una presión residual y una considerable temperatura en el interior del cilindro. La válvula de escape se abre y los gases quemados salen a gran velocidad. La presión y la temperatura caen de forma inmediata hasta igualarse con el exterior. El pistón comienza su ascenso; cuando llega al PMS, ha expulsado la totalidad de los gases quemados y la válvula de escape se cierra.

Avances en el Funcionamiento

Los motores Otto convencionales trabajan con una mezcla formada por 14,7 partes de aire por cada parte de combustible (esta mezcla se denomina estequiométrica). Además, es necesario que la mezcla sea homogénea, es decir, que en todo su volumen la proporción de mezcla sea la misma. El combustible se inyecta delante de la válvula de admisión (inyección indirecta) con una presión de 3 a 3,5 bares y se mezcla con el aire que está pasando por el tubo de admisión. Dentro del cilindro se forma un flujo turbulento que favorece la formación de una mezcla homogénea.

Motor Otto de Inyección Directa

La inyección directa en los motores Otto es una técnica que actualmente emplean muchos fabricantes debido a que permite trabajar con carga estratificada y mezcla pobre. Este método reduce el consumo y los gases de escape son menos contaminantes. El combustible es inyectado en el interior del cilindro con una presión que oscila entre 30 y 100 bares. Este motor tiene dos modos de funcionamiento que se diferencian por el tipo de mezcla que se utiliza en cada uno de ellos:

• Modo estratificado pobre: La inyección se produce en la carrera de compresión.
• Modo homogéneo: La inyección se produce en la carrera de admisión.