El motor Otto es un tipo de motor térmico alternatico que funciona mediante el ciclo Otto. Se trata de un motor alternativo capaz de convertir la energía química del combustible en energía mecánica mendiante una reacción termodinámica.
Debido a las características de este tipo de motor térmico puede recibir varios nombres.
- Motor de gasolina. Debido al combustible utilizado.
- Motor Otto. Debido a que funciona mediante el ciclo Otto.
- Motor de encendido por chispa. Debido a la forma de iniciar la ignición del combustible. La ignición se inicia a través de una guspira generada por una bujía.
¿Para qué se utilizan los motores Otto?
La mayor parte de los motores de automovilismo pertenece a la categoría de motores Otto (motor de gasolina o motor de encendido por chispa). Aunque en los últimos años el motor diesel también se ha hecho muy popular. Una gran parte de los motores para tracción industrial, todos los motores para motociclos y aeronaves y una buena parte de los motores para aplicaciones náuticas y agrícolas utilizan el ciclo Otto.
El motor Otto puede funcionar en ciclos de 4 o 2 tiempos. Sin embargo, el ciclo Otto de 2 tiempos es poco usado a causa de las pérdidas de mezcla que se producen a través del escape y del consiguiente elevado consumo del combustible.
Por tanto, la gran mayoría de los motores Otto funcionan según el ciclo operatorio de 4 tiempos. El motor de encendido por chispa de 2 tiempos se adopta solamente en casos particulares, como son los motores fuera-borda y los pequeños motores de motocicleta.
¿Cuál es el combustible que utiliza un motor Otto?
El combustible de un motor Otto es la gasolina. La gasolina está formada por hidrocarburos ligeros de elevado poder calorífico, que se evaporan fácilmente. La gasolina se obtiene a partir del petróleo, un combustible fósil que se extrae el subsuelo.
El motor Otto también puede usar combustibles gaseosos o asimismo gas licuado, pero su empleo es menos práctico y, por ello, mucho menos difundido.
La gasolina se obtiene del petróleo crudo en una refinería . En general se obtiene a partir de la nafta de destilación directa, que es la fracción líquida más ligera del petróleo (exceptuando los gases). La nafta también se obtiene a partir de la conversión de fracciones pesadas del petróleo (gasóleo de vacío) en unidades de proceso denominadas FCC (craqueo catalítico fluidizado) o de hidrocracatge.
Deben cumplirse una serie de especificaciones requeridas para que el motor funcione bien y otras de tipo ambiental, ambas reguladas por la ley en la mayoría de los países. La especificación más característica es el índice de octano , que indica su tendencia a detonar.
Hay diferentes tipos de gasolinas comerciales, clasificadas en función de su índice de octano.
Alimentación del motor Otto
Los motores Otto pueden ser alimentados por carburación o por inyección. En los motores Otto alimentados por inyección, la gasolina se mezcla al aire inyectándolo en el conducto de aspiración en la toma de la válvula, o bien directamente en la cámara de combustión. Entre los dos métodos de lamintenación del combustible, el más usado es el alimentado por carburación.
La alimentación por inyección del motor Otto, en el caso de los motores pluricilíndricos, tiene las siguientes ventajas:
- Distribuye el combustible de manera uniforme en los diversos cilindros.
- No es sensible a la aceleración
- No está sujeto a formaciones de hielo.
Por contra, este tipo de alimentación del motor de gasolina presenta las siguientes desventajas que es más complicada y costosa, especialmente por lo que respecta a la regulación.
¿Cuál es el ciclo de un motor de gasolina?
El motor de gasolinao se rige mediante el denominado ciclo Otto o ciclo Beau de Rochas.
El ciclo Otto es el ciclo termodinámico ideal que se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado (motores de gasolina). Se caracteriza por el hecho de que, en una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante.
Eficiencia del ciclo Otto
La eficiencia o rendimiento térmico de un motor de este tipo depende de la relación de compresión, proporción entre los volúmenes máximo y mínimo de la cámara de combustión. Esta proporción suele ser de 8 a 1 hasta 10 a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño requiere la utilización de combustibles de alto índice de octanos para evitar la detonación.
Una relación de compresión baja no requiere combustible con alto número de octanos para evitar este fenómeno, del mismo modo, una compresión alta requiere un combustible de alto número de octanos, para evitar los efectos de la detonación, es decir, que se produzca una autoignición del combustible antes de producir la chispa en la bujía. El rendimiento medio de un buen motor Otto de 4 tiempos es de un 25 a un 30%, inferior al rendimiento conseguido con el motor diésel. Los motores diésel llegan a rendimientos del 30 al 45%, debido precisamente a su mayor relación de compresión.
Historia del motor Otto
El motor de encedido por chispa fue inventado, prácticamente de forma paralela, por dos inventores distintos: Alphonse Beau de Rochas y Nikolaus August Otto.
El primer inventor del motor Otto, hacia 1862, fue el francés Alphonse Beau de Rochas. El segundo, hacia el 1875, fue el alemán doctor Nikolaus August Otto. Como ninguno de ellos sabía de la patente del otro hasta que se fabricaron motores en ambos países, hubo un pleito. Finalmente, De Rochas ganó cierta suma de dinero, pero Otto se quedó con la fama y el nombre.
El principio termodinámico del motor de cuatro tiempos se llama aún ciclo de Otto.
Otto construyó su motor en 1866 junto con su compatriota Eugen Langen. Se trataba de un motor de gas que poco después dio origen al motor de combustión interna de cuatro tiempos. Otto desarrolló esta máquina en versiones de cuatro y dos tiempos. Luego, esta máquina llevaría su nombre: motor cíclico Otto.