Ciclo de 4 tiempos del motor Otto y sistemas de inyección de combustible

Funcionamiento del Motor Otto: Ciclo de 4 Tiempos

Avance de Encendido: El encendido se produce al final de la compresión, antes de que el pistón llegue al PMS. Esto se conoce como avance de encendido y es necesario para compensar el tiempo que la llama tarda en propagarse y generar la alta presión.

Ciclo Práctico del Motor Otto

1. 1-2 Admisión

   La válvula de admisión se abre y el pistón desciende. El llenado se realiza a presión inferior a la atmosférica por las pérdidas de carga en el conducto. El gas comienza a entrar cuando el desplazamiento del pistón haya creado la depresión suficiente. La depresión se mantiene durante la carrera de admisión debido a la resistencia que el gas encuentra a su paso por el filtro, conductos y válvulas. Con el fin de aprovechar la inercia del gas y mejorar el llenado, la válvula de admisión se abre con antelación antes de llegar al PMS y se cierra con retraso después del PMI.

2. 2-3 Compresión

   Las dos válvulas están cerradas y el pistón asciende comprimiendo la mezcla. La compresión no es adiabática, ya que parte del calor producido es absorbido por el circuito de refrigeración, reduciendo la presión final. El encendido se produce en el punto 3, antes de llegar al PMS, para compensar el tiempo de combustión.

3. 3-4 Combustión (Expansión Inicial)

   Iniciada la combustión, esta se propaga de forma muy rápida pero no instantánea. La combustión no se hace a volumen constante, ya que el pistón efectúa un pequeño recorrido superando el PMS.

4. 4-5 Expansión (Carrera de Trabajo)

   El pistón desciende en la carrera de trabajo. Esta carrera no es adiabática, ya que parte del calor es evacuado al sistema de refrigeración. Esta pérdida de calor, además de una menor presión de combustión, hace que el trabajo útil obtenido sea menor al teórico.

5. 5-6 Principio de Escape

   La válvula de escape se abre en el punto 5, antes de que el pistón llegue al PMI. Este avance en la apertura de escape es necesario porque el descenso de la presión no es instantáneo, sino que se necesita cierto tiempo durante el cual el pistón hace el recorrido. La caída de presión residual y, por tanto, la sustracción de calor no se realiza a volumen constante.

6. 6-1 Expulsión de Gases

   En el PMI, la presión ya ha descendido lo suficiente y el pistón sube expulsando los gases quemados. Durante la carrera ascendente, se mantiene una presión ligeramente superior a la atmosférica. La válvula de escape se cierra después de que el pistón haya pasado el PMS, con el fin de aprovechar la velocidad de salida de los gases y mejorar su evacuación.

Sistemas de Inyección de Combustible

Inyección Directa

El combustible es inyectado directamente en el interior del cilindro con una presión que puede oscilar entre 30 y 120 bares.

• Modo Pobre Estratificado: Inyección en el tiempo de compresión. Para cargas bajas.
• Modo Pobre Homogéneo: Inyección en el tiempo de admisión. Para cargas medias.
• Modo Homogéneo: Inyección en admisión. Para cargas medias y altas.

Beneficios: Reduce consumo de combustible, aumenta la relación de compresión, consigue altos valores de par desde bajas revoluciones.

Inyección Indirecta

Es necesario que la mezcla sea homogénea. El combustible se inyecta delante de la válvula de admisión, 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 que favorece la formación de una mezcla homogénea.