Ciclos Otto y Diesel
El motor bajo el capó de la mayoría de los coches gira solo con aire, no con agua que cambia de fase, y calienta ese aire quemando combustible dentro del cilindro. Otto y Diesel usan las mismas cuatro carreras y se separan en una sola cosa: si el combustible arde a volumen fijo o a presión fija.
El aire se comprime sin que cruce calor, se añade calor a volumen fijo cuando salta la chispa, el gas se expande y entrega trabajo, y el calor se rechaza otra vez a volumen fijo. En un motor real de 4 tiempos solo el tramo que se expande entrega fuerza, y la inercia guardada en la rueda empuja el pistón por los otros tramos.
La eficiencia ideal de Otto cuelga solo de la relación de compresión, η = 1 − 1rγ−1. Empujar el mismo aire a una parte más pequeña del cilindro sube la eficiencia, y a medida que la relación crece la ganancia extra se reduce, así que en una relación muy alta el beneficio se aplana.
Los dos ciclos se separan donde arde el combustible. Otto es una chispa a volumen fijo, un salto vertical en P-V, y Diesel arde a presión fija mientras el pistón se mueve y se rocía combustible, un paso horizontal en P-V. La chispa quema el gas ya mezclado en un instante, así que el pistón no tiene tiempo de moverse y el volumen queda casi igual, mientras Diesel quema el combustible poco a poco y la presión se mantiene casi fija mientras el pistón baja.
Un motor de gasolina aprieta combustible y aire juntos, así que el picado tapa la relación de compresión. Un diésel aprieta solo aire y rocía el combustible solo arriba, así que gira con una relación mucho más alta y llega a una eficiencia mayor. Por eso los camiones, los barcos y las máquinas pesadas, donde importa el consumo, usan sobre todo diésel, y la gasolina, más ligera y más rápida, encaja en los coches.
Los dos son ciclos de gas sin cambio de fase, se separan solo en si la combustión es a volumen fijo o a presión fija, y la relación de compresión es la perilla principal. Después viene el trabajo de girar un ciclo al revés para subir el calor, que es la refrigeración. Un motor real no usa solo uno de los dos: arde en una mezcla, y esa mezcla se llama ciclo dual.