Funcionament del motor tèrmic de 4T

Termodinàmica, Motors tèrmics, Combustibles fòssils

Any de presentació
Assignatura
Física
Química
Biologia
Tecnologia
Grau de dificultat
Materials casolans i no perillosos

Professor / divulgador 

Agnès Oliver

Centre educatiu

Institut Vescomtat de Cabrera

Any de presentació a Ciència entre tots

2018

Llistat de material necessari

  • Maqueta motor tèrmic de 4T
  • Pòster amb la representació gràfica dels 4T

Com ho fem?

A partir de la maqueta d'un motor de combustió de 4T s'expliquen els components principals, el funcionament, les fases que es produeixen, les innovacions que s'han anat produint al llarg del temps, i les diferències amb un motor de 4T diesel.

Components principals: 

Cilindre, pistó, biela, vàlvula d'admissió, vàlvula d'escapament, bugia

Funcionament:

S'expliquen els conceptes de cursa, cilindrada, PMI, i PMS. 
El motor de 4T de cicle Otto és la màquina de combustió interna alternativa més utilitzada. Fa servir gasolina com a combustible i transforma l'energia tèrmica en energia mecànica.

El procés té lloc en 4 temps:

Temps d'admissió: Comença quan el pistó ha baixat una mica respecte el PMS. Les vàlvules d'admissió s'obren, entrant l'aire prèviament filtrat i escalfat. Quan el pistó arriba al PMI es tanca la vàlvula.
Temps de compressió: Amb la vàlvula d'admissió tancada, el pistó comença l'ascensió comprimint l'aire fins una mica abans que el pistó arribi al PMS.
Temps d'explosió: Una mica abans d'arribar al PMS, s'injecta la gasolina dins del conducte d'admissió o directament a la cambra de combustió. Es provoca la combustió mitjançant una guspira produïda per la bugia. La mescla gasolina i aire s'inflama, augmenten la pressió i la temperatura i el pistó és empès cap el PMI. 
Temps d'escapament: Una mica abans d'arribar al PMI s'obren les vàlvules d'escapament i comencen a sortir els gasos de la combustió. Quan comença el moviment ascendent del pistó els gasos són empesos cap a l'exterior. Quan el pistó arriba al PMS, les vàlvules d'escapament es tanquen, i el cicle torna a començar per primer temps.

Innovacions:
La maqueta és bastant vella, per tant encara no hi ha representats els injectors. Els motors actuals disposen d'injecció electrònica. Un microprocessador gestiona la durada i la quantitat de combustible de la injecció en funció de les condicions de la cambra de combustió i la demanda de potència.

Què observem?

Aquests motors han permès desenvolupar el transport des del moment en que varen ser inventats. Al llarg del temps han estat millorats per augmentar la seva eficiència i reduir la contaminació.

Paraules clau

Termodinàmica, Motors tèrmics, Combustibles fòssils

Grau de dificultat

Normal

Durada de l'experiència

5 minuts

La podem reproduir utilitzant materials casolans/quotidians i no perillosos?

No