El motor Otto és un tipus de motor tèrmic alternatiu que funciona mitjançant el cicle Otto. Es tracta d’un motor alternatiu capaç de convertir l’energia química del combustible en energia mecànica mendiant una reacció termodinàmica.
Debit a les característiques d’aquest tipus de motor tèrmic pot rebre diversos noms.
- Motor de gasolina. Debido al combustible utilitzat.
- Motor Otto. Debido a que funciona mediante el ciclo Otto.
- Motor d'encendit per xispa. Debido a la forma de iniciar la ignición del combustible. La ignició es inicia a través d’una guspira generada per una bujia.
¿Per què s’utilitzen els motors Otto?
La major part dels motors d’automovilisme pertany a la categoria de motors Otto (motor de gasolina o motor d’encendit per xispa). Aunque en los últimos años el motor diesel també es fa molt popular. Una gran part dels motors per a la tracció industrial, tots els motors per a motociclos i aeronaves i una bona part dels motors per a aplicacions nàutiques i agrícoles utilitzant el cicle Otto.
El motor Otto pot funcionar en cicles de 4 o 2 temps. 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.
Per tant, la gran majoria dels motors Otto funcionen segons el cicle operatiu de 4 temps. El motor d’encendit per xispa de 2 temps es adopta solament en casos particulars, com son els motors fora-borda i els petits motors de motocicleta.
¿Cuál es el combustible que utiliza un motor Otto?
El combustible d'un motor Otto es la gasolina. La gasolina està formada per hidrocarburos lligats d’elevat poder calorífic, que s’evapora fàcilment. La gasolina es obté a partir del petroli, un combustible fòssil que es extra el subsuelo.
El motor Otto també pot utilitzar combustibles gasosos o asimismo gas licuado, pero su empleo es menos práctico y, por ello, mucho menos difundido.
La gasolina es obté del petroli cru en una refineria. En general es obté a partir de la nafta de destil·lació directa, que és la fracció líquida més lligada del petroli (excepte els gasos). La nafta també es obté a partir de la conversió de fraccions pesades del petroli (gasoli de vacío) en unitats de procés denominades FCC (craqueo catalítico fluidizado) o de hidrocracatge.
Deben cumplir 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. L’especificació més característica és l’índex d’octubre, que indica la seva tendència a detonar.
Hi ha diferents tipus de gasolines comercials, classificades en funció del seu índex d’octubre.
Alimentació del motor Otto
Els motors Otto poden ser alimentats per carburació o per injecció. En els motors Otto alimentats per injecció, la gasolina es mescla a l’aire inyectant-lo en el conducte d’aspiració en la presa de la vàlvula, o bé directament en la càmera de combustió. Entre els dos mètodes de lamintenació del combustible, el més usat és l’alimentat per carburació.
L'alimentació per injecció del motor Otto, en el cas dels motors pluricilíndrics, té les següents ventasses:
- Distribuir el combustible de manera uniforme en els diversos cilindres.
- No és sensible a l'acceleració
- No està subjecte a formacions de gel.
Per contra, aquest tipus d’alimentació del motor de gasolina presenta les següents desventajas que són més complicades i costoses, especialment pel que respecta a la regulació.
¿Cuál es el ciclo de un motor de gasolina?
El motor de gasolina es rigeix mitjançant el denominat cicle Otto o cycle Beau de Rochas.
El cicle Otto és el cicle termodinàmic ideal que s’aplica en els motors de combustió interna d’encendit provocat (motors de gasolina). Es caracteritza per el fet de que, en una primera aproximació teòrica, tot el calor es aporta a un volum constant.
Eficiència del cicle Otto
L'eficiència o rendiment tèrmic d'un motor d'aquest tipus depèn de la relació de compressió, proporció entre els volums màxims i mínims de la càmera de combustió. Aquesta proporció suele ser de 8 a 1 fins a 10 a 1 en la majoria dels motors Otto moderns. Es poden utilitzar proporcions majors, com de 12 a 1, augmentant així l'eficiència del motor, però aquest disseny requereix la utilització de combustibles d'alt índex d'octans per evitar la detonació.
Una relació de compressió baixa no requereix combustible amb alt nombre d’octans per evitar aquest fenòmen, del mateix manera, una compressió alta requereix un combustible d’alt nombre d’octans, per evitar els efectes de la detonació, és dir, que produeix una autoignició del combustible abans de produir la xispa en la bujia. El rendiment mitjà d’un bon motor Otto de 4 temps és d’un 25 a un 30%, inferior al rendiment aconseguit amb el motor dièsel. Los motores diésel llegan a rendimientos del 30 al 45%, degut precisament a la seva major relació de compressió.
Historia del motor Otto
El motor d’encedit per xispa va ser inventat, pràcticament de forma paral·lela, per dos inventors diferents: Alphonse Beau de Rochas y Nikolaus August Otto.
El primer inventor del motor Otto, hacia 1862, va ser el francès Alphonse Beau de Rochas. El segon, cap al 1875, va ser el doctor alemany Nikolaus August Otto. Com ningú de ells sabia de la patent de l’altre fins que es fabriquen motors en tots dos països, hubo un pleito. Finalment, De Rochas va guanyar una suma de diners, però Otto es va quedar amb la fama i el nombre.
El principi termodinàmic del motor de quatre temps es diu encara cicle d'Otto.
Otto va construir el seu motor en 1866 junt amb el seu compatriota Eugen Langen. Es tracta d’un motor de gas que poc després va donar origen al motor de combustió interna de quatre temps. Otto desarrolló esta máquina en versiones de cuatro y dos tiempos. Luego, esta máquina llevaría su nombre: motor cíclico Otto.