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El ciclo del motor de cuatro tiempos

1876
  • Nicolaus Otto
  • Eugen Langen
Motor de cuatro tiempos que muestra los pistones y el cigüeñal en un contexto de ingeniería mecánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

The practical application of the Otto cycle is the four-stroke engine, which completes a termodinámica cycle in four distinct piston movements (strokes). These are: 1. Intake (suck), where the air-fuel mixture is drawn in; 2. Compression (squeeze), where the mixture is compressed; 3. Power or Combustion (bang), where ignition pushes the piston down; 4. Exhaust (blow), where burnt gases are expelled.

The four-stroke cycle, also known as the Otto cycle in practice, requires two full rotations of the crankshaft to complete. Each stroke corresponds to a 180-degree rotation of the crankshaft. The sequence is precisely timed by the camshaft, which operates the intake and exhaust valves.

1. Carrera de admisión: El ciclo comienza con el pistón en el Punto Muerto Superior (PMS). La válvula de admisión se abre y el pistón desciende hasta el Punto Muerto Inferior (PMI), creando un vacío parcial que aspira la mezcla de aire y combustible hacia el cilindro.

2. Carrera de compresión: La válvula de admisión se cierra y el pistón vuelve a subir desde el PMI hasta el PMS. Este movimiento comprime la mezcla de aire y combustible atrapada, aumentando significativamente su presión y temperatura, preparándola para la ignición.

3. Carrera de potencia (combustión): Justo antes de que el pistón alcance el PMS (Punto Muerto Superior), la bujía se dispara, encendiendo la mezcla comprimida. La rápida combustión genera un aumento considerable de presión, que empuja el pistón desde el PMS hasta el PMI (Punto Muerto Inferior). Esta es la única carrera que produce trabajo mecánico, proporcionando potencia al cigüeñal.

4. Carrera de escape: Cuando el pistón llega al PMI (Punto Muerto Inferior), la válvula de escape se abre. El pistón asciende entonces desde el PMI hasta el PMS (Punto Muerto Superior), expulsando los gases quemados del cilindro hacia el sistema de escape. Una vez que el pistón llega al PMS, la válvula de escape se cierra, la de admisión se abre y el ciclo se repite. Esta secuencia continua transforma la energía química del combustible en movimiento rotacional.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Ingeniería mecánica

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Motor de gasolina de dos tiempos Lenoir
  • Mecánica de la máquina de vapor (pistón, cilindro, cigüeñal)
  • Alphonse Beau De Rochas’s theoretical description of a four-stroke cycle
  • desarrollo de sistemas de ignición fiables

Aplicaciones

  • automóviles
  • motocicletas
  • aeronaves ligeras
  • cortadoras de césped
  • generadores portátiles

Patentes:

  • US Patent 194047
  • German Patent 532

Ideas para posibles innovaciones

  • Diseños de motores sin árbol de levas que utilizan actuadores de válvulas neumáticos o eléctricos
  • Tecnología de desactivación de cilindros para mejorar el consumo de combustible
  • sistemas de inyección directa de gasolina (GDI)
  • sincronización y elevación variable de válvulas (vvt/vvl)
  • Encendido por chorro de plasma que reemplaza a las bujías tradicionales
  • Motores con motogeneradores eléctricos integrados para aplicaciones híbridas
  • motores de ciclo dividido que utilizan cilindros separados para la admisión/compresión y la combustión/escape
  • motores de pistones opuestos para una mayor eficiencia térmica
  • Impresión 3D de componentes complejos de motores como pistones y culatas.
  • uso de materiales compuestos avanzados para reducir el peso y la fricción del motor
Related to: four-stroke engine, intake, compression, power, exhaust, internal combustion, piston, crankshaft, camshaft, Nicolaus Otto.

Contexto histórico

El ciclo del motor de cuatro tiempos

1850
1860
1870
1876
1882-01-01
1886-04-23
1890
1850
1850
1867
1875-01-01
1881
1884
1890
1890

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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