8/17/2019 Ciclo Otto Termico Real

1/4

CICLO DE OTTO REAL

INTRODUCCIÓN

Ciclo real es el que refleja las condiciones efectivas de funcionamiento de un motor y, cuando se representaen un diagrama P-V, se denomina diagrama indicado.

3

P

2Encendido

0   1

4

Pat

V VV

PMIPMS

BOMBEO

2   1

Figura 1.- Ciclos Otto teórico e indicado.

Las diferencias que surgen entre el ciclo indicado y el ciclo teórico, tanto en los motores de ciclo Otto, comoen los de ciclo Diesel, estn causadas por!

• "#$D%D&' D# C&LO$, las cuales son (astante importantes en el ciclo real, ya que al estar el cilindrorefrigerado, para asegurar el (uen funcionamiento del pistón, una cierta parte de calor del fluido setransmite a las paredes, y las l)neas de compresión y e*pansión no son adia(ticas sino politrópicas.

• +%#"O D# &"#$+$& C%#$$# D# L& /0L/L& D# &D%'%2 D# #'C&"#, aunque en el cicloteórico se supuso que la apertura y cierre de vlvulas ocurr)a instantneamente, al ser f)sicamenteimposi(le, esta acción tiene lugar en un tiempo relativamente largo, por lo que, para mejorar el llenado yvaciado del cilindro, las vlvulas de admisión y de escape se a(ren con anticipación lo que provoca una

p3rdida de tra(ajo 4til.

• CO5'+%2 2O %2'+&2+02#&, ya que aunque en el ciclo teórico se supone que la com(ustión sereali6a seg4n una transformación isócora instantnea, en el ciclo real la com(ustión dura un cierto tiempo."or ello, si el encendido o la inyección tuviese lugar justamente en el P.M.S., la com(ustión ocurrir)amientras el pistón se aleja de dic7o punto, con la correspondiente p3rdida de tra(ajo.

"ara evitarlo se recurre a anticipar el encendido de forma que la com(ustión tenga lugar, en su mayor parte, cuando el pistón se encuentra en la pro*imidad del P.M.S, lo que en el ciclo se representa por unredondeamiento de la isócora  de introducción del calor, y por tanto, una p3rdida de tra(ajo 4til.#videntemente esta p3rdida resulta (astante menor que la que se tendr)a sin adelantar el encendido.

8/17/2019 Ciclo Otto Termico Real

2/4

• "8$D%D&' "O$ 5O5#O, las cuales aunque en el ciclo teórico se supone que tanto la admisión comoel escape se reali6an a presión constante, considerando que el fluido activo circula por los conductos deadmisión y escape sin ro6amiento, en el ciclo aparece una p3rdida de carga de(ida al ro6amiento, quecausa una nota(le p3rdida energ3tica.

"ara conseguir que el ciclo indicado se acerque lo ms posi(le al teórico, se act4a so(re la distri(uciónadelantando y retrasando el instante de comien6o y de finali6ación de la entrada y salida de fluido operantedel cilindro, con el propósito de conseguir un mejor llenado y evacuación de los gases y adems se reali6a

un adelanto del encendido o de la inyección para compensar el tiempo necesario para la com(ustión.

#stas variaciones en la apertura y cierre de vlvulas y en el adelanto del encendido o de la inyección,conocidas como cotas de reglaje en la distribución, son las siguientes!

•  Adelanto en la apertura de la admisión (AAA), consigue que al 7acer que la vlvula se a(ra antes deque el pistón llegue al P.M.S. en su carrera de escape, al iniciarse la aspiración de la me6cla, la vlvula est3muy a(ierta, evitando la estrangulación a la entrada de los gases.

•  Retraso en el cierre de la admisión  (RCA), consigue que al 7acer que la vlvula se cierre un pocodespu3s de que el pistón llegue a su P.M.I., de(ido a la inercia de los gases al final de la admisión 3stossiguen entrando en el cilindro, aunque el pistón comience a despla6arse 7acia el P.M.S.

•  Adelanto del encendido (AE) o de la inyección (AI), consigue compensar el tiempo necesario para que,al final de la com(ustión, el movimiento del pistón en su fase de tra(ajo sea m)nimo. 'e puede cifrar enunos 9: ;.

•  Adelanto en la apertura de escape (AAE), consigue que la presión interna (aje antes, y que cuando seinicie el escape la vlvula, est3 completamente a(ierta, evitando el estrangulamiento a la salida y la p3rdidade energ)a necesaria para reali6ar el (arrido de gases.

• Retraso en el cierre del escape (RCE), consigue una mejor evacuación de los gases quemados de(idoa la succión provocada por la alta velocidad de los gases de escape, evitndose as) que los gasesresiduales que pueden quedar en el interior del cilindro impidan la entrada de gases frescos.

• Cruce de válvulas, es el per)odo en el que las vlvulas de admisión y escape estn simultneamentea(iertas. Durante el mismo, de(ido a la velocidad de los gases de escape, crean una succión que facilita laentrada de la nueva me6cla y (arre los gases residuales. Cuando los gases frescos llegan a la vlvula deescape 3sta ya est cerrada sin que se pierdan en la atmósfera.

#l cruce de las vlvulas (eneficia nota(lemente el rendimiento del motor, ya que elimina mejor los residuosde gases quemados y 7ace que la me6cla contenida en el cilindro para reali6ar el nuevo ciclo sea lo mspura posi(le, con lo cual el aprovec7amiento de la cilindrada y energ)a del com(usti(le es mayor.

.

Las cotas de reglaje son prefijadas por el constructor, y se fijan, en principio, por comparación con otrostipos de motores con caracter)sticas anlogas, y posteriormente se corrigen durante los ensayos en el(anco, 7asta conseguir los datos óptimos de m*imo rendimiento.

#stas cotas de reglaje en la distri(ución, que suelen estar comprendidas dentro de los valores indicados acontinuación, son, una ve6 fijadas, invaria(les, e*cepto en algunos motores que llevan sistemas dinmicosde variación.

8/17/2019 Ciclo Otto Termico Real

3/4

+ipo &&& $C& & $C# otores lentos 1: - ?:; 9: - @:; 9A - A:; : - 1:; : - 1Aotores rpidos 1: - 9:; @: - B:; @: - B:; A - 9:; 1: - @:;

+a(la 1.- Cotas de distri(ución normales en motores actuales.

#l adelanto del encendido o de la inyección, dado que de(e ser varia(le en función de la velocidad der3gimen del motor se efect4a automticamente.

n inadecuado instante de encendido en los motores causa una serie de deformaciones en el ciclo, que7acen que disminuya su rendimiento, tal como se puede o(servar en el siguiente diagrama "-/.

P

V VV

1

2

3

4

1.- Encendido normal.

2.- Encendido retardado.

3.- Ciclo normal.

4.- Ciclo modificado.

12

P.M.S. P.M.I.

Figura ?.- $etraso del encendido.

VARIACIÓN DE LA PRESIÓN EN EL CILINDRO EN FUNCIÓN DEL GIRO DEL CIGÜEÑAL

"ara comprender el ciclo de un motor alternativo, estudiar la variación de la presión en el interior del cilindroen función del ngulo girado por el cigeal, representando en unos ejes cartesianos en a(scisas el giro delcigeal contado desde el comien6o de la admisión, y en ordenadas las presiones en el interior del cilindrodurante el desarrollo de un ciclo completo permite, adems de dejar claros los principios de funcionamientode los motores alternativos, mejorar su rendimiento y calcular las cargas so(re los cojinetes del motor.

• "ara ello se de(e considerar que al comien6o de la admisión, el interior del cilindro se encuentra a unapresión ligeramente superior a la atmosf3rica por no 7a(er terminado todav)a la fase de escape. Cuando elpistón se despla6a 7acia el P.M.I., aspira cierta cantidad de aire o me6cla gaseosa a trav3s de la vlvula deaspiración, a(ierta oportunamente. Durante toda esta fase, en primer lugar la presión se 7ace igual a laatmosf3rica, punto 2, y en el resto de la carrera en el interior del cilindro e*iste una presión menor, a causade la resistencia que encuentra el gas en los conductos. #llo origina la llamada depresión en la aspiración,la cual resulta tanto ms intensa cuanto mayor es la velocidad del gas, de(ido a de la mayor resistenciaque este fluido 7a de vencer a su paso por dic7os conductos. Como es evidente, esta fase representatra(ajo negativo.

8/17/2019 Ciclo Otto Termico Real

4/4

at.

PMI PMS

12

3

4

5

6

6

!

"#

10

11   1

0$

admi%i&n

1"0$

com're%i&n

360$

e('an%i&n

540$

e%ca'e

!20$

PMS PMI PMS

Figura 9.- Diagrama de presiones en función del giro del cigeal.

Cuando en el punto 3 el pistón inicia su carrera 7acia el PMS el cilindro se encuentra todav)a en depresión,por este motivo, y a pesar del movimiento del pistón contin4a la introducción del fluido 7asta 4, punto en elque se igualan la presión interna y la atmosf3rica. #n este punto se de(e cerrar la vlvula de aspiración. 'iel conducto de admisión es largo, se puede utili6ar el efecto de inercia de la columna gaseosa, paracontinuar la admisión despu3s del punto 4 retardando, para ello, el cierre de la vlvula. #n el punto 4 seinicia realmente la compresión.

• La compresión de la carga se produce como consecuencia del movimiento del pistón 7acia el PMS. &partir del punto 4 el fluido operante, a la presión atmosf3rica, es comprimido por el pistón, con lo que lapresión aumentar)a 7asta el punto 6, si no se produjese, como es necesario, el AE o el AI, lo cual se da enel punto 5.

• La combustión comien6a con el encendido o inyección del com(usti(le en el punto 5 lo que origina unarepentina elevación de temperatura y de presión que alcan6a su valor m*imo en el punto 7. La com(ustiónde(e finali6ar cuando el pistón 7a recorrido una parte reducida de la carrera 7acia el P.M.I.

+erminada la com(ustión, de(ido al aumento de presión el pistón e*perimenta un rpido descenso 7acia elPMI, lo cual de(er)a prolongarse, para aprovec7ar al m*imo la fase 4til, 7asta la pro*imidad del P.M.I.,pero, para facilitar la e*pulsión de los gases, se interrumpe 3sta con la apertura anticipada respecto alpunto muerto inferior de la vlvula de escape en el punto .

• #l escape, que se inicia en el momento de comien6o de la apertura de la vlvula correspondiente, comolos gases se encuentran a presión superior a la atmosf3rica, se descargan en estampida al e*terior, de

forma tan rpida que la transformación discurre casi a volumen constante, la presión desciende conrapide6, y es en el punto !, cuando realmente se inicia la carrera de escape.

De(ido a la inercia de los gases en los conductos de escape, la presión puede alcan6ar un valor conpresión inferior a la atmosf3rica, seg4n se representa en el punto "#.

#n "" se inicia el segundo periodo del escape. #n 3l el pistón e*pulsa los gases que ocupan el cilindro, conlo que la presión se 7ace ligeramente superior a la atmosf3rica de(ido a la resistencia de los gases acircular atravesando la vlvula y los conductos de escape. Como el pistón no puede e*pulsar todos losgases, porque una parte de ellos ocupa la cmara de com(ustión, al final de la carrera de escape, lapresión tiene todav)a un valor ligeramente superior a la atmosf3rica.