el motor de cuatro tiempos es el tipo más común de motores de combustión interna y se usa en varios automóviles (que usan específicamente gasolina como combustible) como automóviles, camiones y algunas motocicletas (muchas motocicletas usan un motor de dos tiempos). Un motor de cuatro tiempos proporciona una carrera de potencia por cada dos ciclos del pistón (o cuatro carreras del pistón)., Hay una animación a la derecha (Figura 1) de un motor de cuatro tiempos y una explicación adicional del proceso a continuación.
- Carrera de admisión: el pistón se mueve hacia abajo hacia abajo, esto aumenta el volumen para permitir que una mezcla de combustible y aire entre en la cámara.
- carrera de compresión: La válvula de admisión está cerrada, y el pistón se mueve hacia arriba por la cámara hasta la parte superior. Esto comprime la mezcla Combustible-Aire. Al final de esta carrera, una bujía proporciona al combustible comprimido la energía de activación necesaria para iniciar la combustión.,
- Carrera de potencia: a medida que el combustible llega al final de su combustión, el calor liberado por la combustión de hidrocarburos aumenta la presión que hace que el gas empuje hacia abajo sobre el pistón y cree la salida de potencia.
- Carrera de escape: a medida que el pistón llega a la parte inferior, La válvula de escape se abre. El gas de escape restante es expulsado por el pistón a medida que se mueve hacia arriba.
la eficiencia térmica de estos motores de gasolina variará dependiendo del modelo y diseño del vehículo., Sin embargo, en general, los motores de gasolina convierten el 20% del combustible (energía química) en energía mecánica, en la que solo el 15% se utilizará para mover las ruedas (el resto se pierde por fricción y otros elementos mecánicos). Una forma en que la eficiencia termodinámica puede mejorar en los motores es a través de una mayor relación de compresión. Esta relación es la diferencia entre el volumen mínimo y el máximo en la cámara del motor (visto como TDC y BDC en la figura 2). Una relación más alta permitirá que una mezcla de combustible y aire más grande entre, causando una presión más alta, lo que conduce a una cámara más caliente, lo que aumenta la eficiencia térmica.,
El Ciclo de Otto
Figura 2.El verdadero proceso de ciclo otto que se produce en un motor de cuatro tiempos.
Figura 3. El ciclo Otto ideal.
el diagrama de volumen de presión (diagrama PV) que modela los cambios que experimenta la mezcla combustible-aire en presión y volumen en un motor de cuatro tiempos se llama ciclo Otto., Los cambios en éstos crearán calor, y utilizarán este calor para mover el vehículo o la máquina (de ahí por qué es un tipo de motor de calor). El ciclo Otto se puede ver en la Figura 2 (ciclo Otto real) y la Figura 3 (ciclo Otto ideal). El componente en cualquier motor que utilice este ciclo tendrá un pistón para cambiar el volumen y la presión de la mezcla combustible-aire (como se ve en la Figura 1). El pistón gana movimiento al quemar el combustible (donde esto sucede se explica a continuación), y un impulso eléctrico al arrancar el motor.,
lo siguiente describe lo que ocurre durante cada paso en el diagrama PV, en el que la combustión del fluido de trabajo—gasolina y aire (oxígeno), y a veces electricidad, cambia el movimiento en el pistón:
ciclo Real-paso 0 a 1 (ciclo ideal-línea verde): conocido como la fase de admisión, el pistón se dibuja hacia abajo hasta la parte inferior para permitir que el volumen en la cámara aumente para que pueda «tomar» una mezcla de combustible y aire. En términos de termodinámica, esto se conoce como un proceso isobárico.,
Proceso 1 a 2: Durante esta fase se elaborará el pistón, para que pueda comprimir la mezcla de combustible-aire que entró en la cámara. La compresión hace que la mezcla aumente ligeramente en presión y temperatura, sin embargo, no se intercambia calor. En términos de termodinámica, esto se conoce como un proceso adiabático. Cuando el ciclo alcanza el punto 2, es cuando el combustible se encuentra con la bujía a encender.
Proceso 2 a 3: Aquí es donde se produce la combustión debido a la ignición del combustible por la bujía., La combustión del gas se completa en el punto 3, lo que resulta en una cámara altamente presurizada que tiene mucho calor (energía térmica). En términos de termodinámica, esto se conoce como un proceso isocórico.
Proceso 3 a 4: la energía térmica en la cámara como resultado de la combustión se utiliza para hacer el trabajo en el pistón—que empuja el pistón hacia abajo—aumentando el volumen de la cámara. Esto también se conoce como power stoke porque es cuando la energía térmica se convierte en movimiento para alimentar la máquina o el vehículo.,
línea púrpura (proceso 4 a 1 y fase de escape): del proceso 4 a 1 se abre la válvula de escape y todo el calor residual se expulsa de la cámara del motor. A medida que el calor sale del gas, las moléculas pierden energía cinética causando la disminución de la presión. Entonces la fase de escape (paso 0 a 1) ocurre cuando la mezcla restante en la cámara es comprimida por el pistón para ser «agotada», sin cambiar la presión.,
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