¿Por qué los procesos de adición de calor en un motor de gasolina y diésel se modelan como procesos de volumen constante y presión constante, respectivamente?

El proceso de combustión en un motor de gasolina es instantáneo. Por lo tanto, se aproxima en el ciclo de Otto como la adición de calor en volumen constante. Mientras que el proceso de combustión en un motor diesel lleva un tiempo comparativamente más largo y, por lo tanto, se aproxima como un proceso de presión constante en un ciclo Diesel idealizado.

Termodinámica, Cengel y Boles, McGraw Hill, 5a edición (página 500)

Las suposiciones a menudo hechas de que el motor SI o Otto se aproxima mejor por el ciclo de volumen constante, y el motor CI o diesel se aproxima mejor por el ciclo de presión constante no son necesariamente correctos.

Fundamentos del motor de combustión interna, John B Heywood, TMH (página 161)

¿Qué pasa dentro de un motor?
Se inyecta una cantidad específica de combustible en una cámara específica en el motor junto con una cantidad medida de aire. Una bujía proporciona una chispa que enciende la mezcla de aire y combustible. Esto provoca una explosión como fenómenos y hay una rápida expansión de los gases calientes. Esto aumenta la presión dentro de la cámara. El aumento de presión empuja el pistón. El movimiento lineal del pistón se convierte en un movimiento circular con la ayuda de un cigüeñal, que finalmente conduce el automóvil.

Todo el fenómeno mencionado anteriormente ocurre hasta 100 veces por segundo.

La presión cambia repentinamente (a volumen constante) debido a la adición de calor. Luego, el volumen cambia realizando trabajos a presión constante. Pero el proceso no es a la vez presión y volumen constantes al mismo tiempo.

En los motores de gasolina , la mezcla de aire y gasolina se encuentra en un estado gaseoso homogéneo al final de la carrera de compresión. Después de esto, se produce un encendido por chispa y, en teoría , suponemos que el proceso de combustión del combustible se completa antes de que el motor se mueva a la carrera de expansión. Por lo tanto, la mezcla gaseosa de combustible-aire permanece a volumen constante durante toda la carrera de combustión.

Las cosas se ponen interesantes en el caso de los motores de encendido comprimido ( motores diesel ). El combustible que ingresa en un motor diesel se rocía a través del inyector de combustible que, a diferencia del motor de gasolina, está en forma líquida aquí. Cuando se comprime hasta un punto donde alcanza su temperatura de ignición, se convierte en gases (CO2, COx, NOx y otros gases de escape). Estos gases que se originan a partir de una fuente líquida ocupan el volumen de separación vacío del cilindro. La presión ejercida contra estas expansiones gaseosas durante el proceso de combustión es constante en todo momento. Por lo tanto, el proceso se modela como presión constante.

Prácticamente, no creo que los procesos sean así.

Siéntase libre de comentar para cualquier explicación.

La etapa de presión constante de un motor diesel y la etapa de volumen constante de un motor de gasolina no son etapas de “adición de calor”, son las etapas de cubicación.
Y se llaman así porque en un motor diesel la combustión ocurre a un volumen constante y en un motor de gasolina ocurre a una presión constante del combustible.