Otto-two Stroke

ABSTRACT

To understand the operation of the engines is necessary to analyze the cycles with which these engines work, this analysis can be performed by assuming that the cycle works with standard air, can also be done using computational tools using different methods including the finite difference method with methods of solving integral, all to facilitate obtaining the properties of the cycle at all points, not just at specific points, the most used cycles in engines is the Otto cycle which can be used for two-stroke or four-stroke.

INTRODUCCION

El modelado del funcionamiento de un motor es una herramienta importante para los fabricantes de motores en su intento de optimizar el rendimiento del motor, ya que ofrece idea de los parámetros del motor y su simulación resulta eficiente. La existencia de buenos procedimientos de pruebas, es una parte vital en el desarrollo de cualquier motor, particularmente en el diseño de sistemas de control de motor para hacer frente a las estrictas restricciones sobre las emisiones y el consumo de combustible.

Cuando se prueba, los modelos tienen ventajas sustanciales en comparación con prototipos reales a gran escala, especialmente cuando se trata de la disponibilidad y minimizar costos. Un modelo tiene el inconveniente de ser más impreciso, pero en función de demandas de las aplicaciones esto no es siempre un problema.

Lo que se necesita es un modelo de aplicación que de una idea de la potencia o eficiencia de un motor de dos tiempos, así sean valores que se admiten como ideal, sirve de referencia para el diseño óptimo de este tipo de motores. En este trabajo se asume el hecho de que una gran parte del conocimiento del motor de cuatro tiempos se puede aplicar en el motor de dos tiempos.

El tipo de motor modelado en este trabajo es un motor de dos tiempos ciclo Otto, con dos condiciones de trabajo: bajo mariposa totalmente abierta (WOT) y supercargado. El modelo consiste en ingresar distintos valores de entrada para el estado 1, y encontrar los demás estados termodinámicos y graficarlos en un diagrama P-V, con el objeto de obtener una simulación que sirva de referencia al momento de entender su funcionamiento.

CICLO OTTO IDEAL DE DOS TIEMPOS

El modelo para el ciclo Otto ideal se basa en la suposición de aire estándar en el cálculo de los procesos, esta suposición considera el aire como un gas ideal con todas sus propiedades (Cp, Cv, R) constantes en el intervalo de temperaturas.

El ciclo Otto de dos tiempos consiste básicamente en 6 procesos que ocurren desde la expansión de la mezcla de combustible y aire hasta el encendido que se produce en la mezcla donde se asume que hay una fuente de calor que inyecta energía a la mezcla. En la figura 1 se identifican estos procesos y a continuación se detalla las ecuaciones de cálculo para los mismos bajo la suposición de aire-estándar.

PROCESO 1-2 – Durante este proceso ocurre la expansión isoentrópica del aire, aquí hay una carrera del pistón donde se produce trabajo sobre el cigüeñal. Todos los puertos se encuentran cerrados durante este proceso. Las relaciones termodinámicas para determinar las propiedades del punto 2 dado el punto 1 son.

De (2) despejando P y reemplazando en (3).

El trabajo se define como.

Ya que la integral se debe evaluar en los dos puntos entonces la constante para el punto 2 se toma en relación para ese punto de acuerdo a (1) y de igual manera se procede para el punto 1.

Figura 1. Aproximación aire-estándar para un ciclo SI de dos tiempos.

PROCESO 2-3 – Durante este proceso ocurre purga de la mezcla en la cámara de combustión, el puerto de escape se abre mientras que el de admisión continua cerrado. A pesar de que el proceso no es reversible se suele aproximar esto con las relaciones isoentrópicas descritas en el proceso 1-2.

PROCESO 3-4-5 – Barrido de admisión y escape, los puertos de admisión y escape de mezcla se encuentran abiertos. Para este proceso los trabajos se cancelan termodinámicamente y el cálculo del trabajo se realiza mediante la ecuación (5) donde dado que P es constante resulta.

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