Næste: 3.6 Dieselcyklus Op: 3. Den første lov Forrige: 3.4 Køleskabe og varme Indholdsfortegnelse Indeks
Underafsnit
- 3.5.1 Virkningsgrad af en ideel Otto-cyklus
- 3.5.2 Motorarbejde, arbejdshastighed pr. enhed enthalpiflow
Otto-cyklusen er en række processer, som anvendes af forbrændingsmotorer med gnisttænding (2-takts- eller 4-taktscyklus). Disse motorer a) indtager en blanding af brændstof og luft, b) komprimerer den, c) får den til at reagere, hvorved den effektivt tilføjer varme ved at omdanne kemisk energi til termisk energi, d) ekspanderer forbrændingsprodukterne og derefter e) udstøder forbrændingsprodukterne og erstatter dem med en ny ladning af brændstof og luft. De forskellige processer er vist iFigur 3.8:
- Indtagsslag, benzindamp og luft suges ind i motoren (
). - Kompressionsslag,
, 
stigning (
). - Forbrænding (gnist), kort tid, i det væsentlige konstant volumen (
). Model: varmeoptagelse fra en række reservoirer ved temperaturer 
til 
. - Kraftnedslag: ekspansion (
). - Udstødning af ventil: ventilen åbnes, gassen slipper ud.
- (
) Model: afgivelse af varme til en række reservoirer ved temperaturer 
til 
. - Udstødningsslag: stempel skubber de resterende forbrændingsprodukter ud af kammeret(
).
Vi modellerer processerne som værende alle virkende på en fast luftmasse, der er indeholdt i et stempel-cylinderarrangement, som vist iFigur 3.10.
Den faktiske cyklus har ikke de skarpe overgange mellem de forskellige processer, som den ideelle cyklus har, og kan skitseres som i figur 3.9.
3.5.1 Virkningsgrad for en ideel Otto-cyklus
Udgangspunktet er det generelle udtryk for en cyklus’ termiske virkningsgrad:
Konventionen er som tidligere, at varmeudvekslingen er positiv, hvis der strømmer varme ind i systemet eller motoren, så 
er negativ. Den absorberede varme opstår under forbrændingen, når gnisten opstår,groft sagt ved konstant volumen. Den absorberede varme kan relateres til temperaturændringen fra tilstand 2 til tilstand 3 som:
 |
 |
|
 |
Den afgivne varme er givet ved (for en perfekt gas med konstante specifikke varmegrader)
Ved at indsætte udtrykkene for den absorberede og afviste varme i udtrykket for den termiske virkningsgrad fås
Vi kan forenkle ovenstående udtryk ved at bruge den kendsgerning, at processerne fra 1 til 2 og fra 3 til 4 er isentropiske:
Denne størrelse 
kaldes kompressionsforholdet. Med hensyn til kompressionsforholdet er virkningsgraden for en ideel Otto-cyklus følgende:
Den ideelle Otto cyklus’ virkningsgrad er vist som en funktion af kompressionsforholdet i figur 3.11. Når kompressionsforholdet, 
, stiger, stiger 
, men det samme gør . Hvis er for høj, vil blandingen antændes uden gnist (på det forkerte sted i cyklussen).
3.5.2 Motorarbejde, arbejdshastighed pr. enhed enthalpiflow
Det ikke-dimensionelle forhold mellem udført arbejde (effekten) og enthalpiflowet gennem motoren er givet ved
Ofte er der et ønske om at øge denne størrelse, fordi det betyder en mindre motor for den samme effekt. Den tilførte varme er givet ved
hvor
-
er reaktionsvarmen, dvs. den kemiske energi, der frigøres pr. masseenhed af brændstof, -
er brændstofmassestrømmen.
Den ikke-dimensionelle effekt er
Størrelserne i denne ligning, vurderet ved stoichiometriske betingelser, er:
 |
 |
|
 |
 |
|
| så | ||
 |
 |
|
Muddy Points
Hvordan er beregnet?(MP 3.6)
Hvad er “stoiometriske forhold?” (MP 3.7)
Næste: 3.6 Dieselcyklus Op: 3. Den første lov Forrige: 3.4 Køleskabe og varme Indholdsfortegnelse
UnifiedTP