3.5 Spalovací motor (Ottův cyklus)

Další: 3.6 Dieselův cyklus Nahoru: 3. První zákon Předchozí: 3.4 Chladničky a teplo Obsah Rejstřík

Podkapitoly

• 3.5.1 Účinnost ideálního Ottova cyklu
• 3.5.2 Práce motoru, rychlost práce na jednotku entalpického toku

Otttův cyklus je soubor procesů používaných v zážehových spalovacích motorech (dvoudobé nebo čtyřdobé cykly). Tyto motory a)přijímají směs paliva a vzduchu, b)stlačují ji, c)způsobují jejíreakci, čímž účinně přidávají teplo přeměnou chemickéenergie na tepelnou energii, d)expandují produkty spalování apoté e)vylučují produkty spalování a nahrazují je novou náplní paliva a vzduchu. Jednotlivé procesy jsou znázorněny naobrázku 3.8:

1. Sací zdvih, nasávání benzinových par a vzduchu do motoru ().
2. Kompresní zdvih, , zvýšení ().
3. Spalování (jiskra), krátká doba, v podstatě konstantní objem (). Model: odběr tepla z řady zásobníků při teplotách až .
4. Podtlakový zdvih: expanze ().
5. Výfuk: ventil se otevře, plyn uniká.
6. () Model: odevzdání tepla do řady zásobníků při teplotách až .
7. Výfukový zdvih, píst vytlačuje zbývající produkty spalování z komory().

Modelujeme všechny procesy jako procesy působící na pevnou hmotu vzduchu obsaženou v uspořádání píst-válec, jak je znázorněno naobrázku 3.10.

Obrázek 3: Výfukový zdvih.8:Ideální Ottův cyklus

Obrázek 3.9:Náčrt skutečného Ottova cyklu

Obrázek 3.10:Píst a ventily ve čtyřdobém spalovacím motoru

Skutečný cyklus nemá tak ostré přechody mezi jednotlivými procesy, jako má ideální cyklus, a může být zakreslen na obrázku 3.9.

3.5.1 Účinnost ideálního Ottova cyklu

Východiskem je obecný výraz pro tepelnou účinnost cyklu:

Podle předchozí konvence je tepelná výměna kladná, pokud do systému nebo motoru proudí teplo, takže je záporná. K pohlcení tepla dochází během spalování, když dojde k jiskře,zhruba při konstantním objemu. Absorbované teplo lze vztáhnout ke změně teploty ze stavu 2 do stavu 3 jako:

Vyzařované teplo je dáno (pro dokonalý plyn s konstantními specifickými teply)

. Dosazením výrazů pro pohlcené a odvedené teplo do výrazu pro tepelnou účinnost získáme

Výše uvedený výraz můžeme zjednodušit pomocí skutečnosti, žeprocesy od 1 do 2 a od 3 do 4 jsou izoentropické:

Veličina se nazývá kompresní poměr. Z hlediska kompresního poměru je účinnost ideálního Ottova cyklu následující:

Obrázek 3.11:Tepelná účinnost ideálního Ottova cyklu

Efektivnost ideálního Ottova cyklu je znázorněna jako funkce kompresního poměru naobrázku 3.11. S rostoucím kompresním poměrem, , se zvyšuje , ale také . Pokud je příliš vysoký, směs se zapálí bez jiskry (na nesprávném místě cyklu).

3.5.2 Práce motoru, míra práce na jednotku entalpického toku

Nedimenzionální poměr vykonané práce (výkonu) k entalpickému toku motorem je dán vztahem

Často je snaha tuto veličinu zvýšit, protože to znamená menší motor při stejném výkonu. Tepelný příkon je dán vztahem

kde

• je reakční teplo,tj. chemická energie uvolněná na jednotku hmotnosti paliva,
• je hmotnostní průtok paliva.

Nedimenzionální výkon je

Veličiny v této rovnici, vyhodnocené za stechiometrickýchpodmínek, jsou:

tak .

Muddy Points

Jak se počítá ?(MP 3.6)

Co jsou to ,,stechiometrické podmínky?“ (MP 3.7)

Další: 3.6 Dieselův cyklus Nahoru: 3. První zákon Předchozí: 3.4 Chladničky a index obsahu tepla

UnifiedTP