Seuraava: 3.6 Dieselsykli Ylös: 3. Ensimmäinen laki Edellinen: 3.4 Kylmäkoneet ja lämpö Sisällysluettelo Sisällysluettelo
Alaluvut
- 3.5.1 Ideaalisen Otto-pyörän hyötysuhde
- 3.5.2 Moottorin työ, työmäärä entalpian yksikkövirtausta kohti
Otto-pyörä on joukko prosesseja, joita käytetään kipinäsytytteisissä polttomoottoreissa (2-tahti- tai 4-tahti- eli kaksitahti- tai 4-tahti- eli nelitahtisykli). Nämä moottorit a) ottavat sisäänsä polttoaineen ja ilman seoksen, b) puristavat sen kokoon, c) saavat sen reagoimaan, mikä lisää tehokkaasti lämpöä muuttamalla kemiallisen energian lämpöenergiaksi, d) paisuttavat palamistuotteet ja sitten e) poistavat palamistuotteet ja korvaavat ne uudella polttoaineen ja ilman latauksella. Eri prosessit on esitettyKuvassa 3.8:
- Syöttötahti, bensiinihöyryä ja ilmaa imetään moottoriin (
). - Kompressiotahti,
, 
kasvaa (
). - Palaminen (kipinä), lyhyt aika, olennaisesti vakiotilavuus (
). Malli: Lämmönabsorboituminen säiliösarjasta lämpötiloissa 
– 
. - Koneistustahti: paisunta (
). - Venttiilin pakokaasu: venttiili aukeaa, kaasu poistuu.
- (
) Malli: Lämmön hylkääminen säiliösarjaan lämpötiloissa 
– 
. - Pakokaasuisku, mäntä työntää jäljellä olevat palamistuotteet ulos kammiosta(
).
Mallinnamme prosessit siten, että ne kaikki vaikuttavat kiinteään ilmamassaan, joka sisältyy mäntä-sylinteri-asetelmaan, kuten on esitetty kuvassa 3.10.
Todellisessa syklissä ei ole niin jyrkkiä siirtymiä eri prosessien välillä kuin ideaalisessa syklissä, ja se voisikin olla kuvassa 3.9 esitetyn kaltainen.
3.5.1 Ideaalisen Otto-syklin hyötysuhde
Lähdetään liikkeelle syklin termisen hyötysuhteen yleisestä lausekkeesta:
Kuten aiemminkin, sovitaan, että lämmönvaihto on positiivinen, jos järjestelmään tai moottoriin virtaa lämpöä, joten 
on negatiivinen. Absorboitunut lämpö syntyy palamisen aikana, kun kipinä syttyy,suunnilleen vakiotilavuudessa. Absorboitunut lämpö voidaan suhteuttaa lämpötilan muutokseen tilasta 2 tilaan 3 seuraavasti:
 |
 |
||
 |
Hylätylle lämpömäärälle pätee seuraava lauseke: (täydelliselle kaasulle, jolla on vakiokohtaiset lämpömäärät):
. Korvaamalla absorboituneen ja hylätyn lämmön lausekkeet lämpöhyötysuhteen lausekkeeseen saadaan
Yllä olevaa lauseketta voidaan yksinkertaistaa käyttämällä sitä, että prosessit 1:stä 2:een ja 3:sta 4:ään ovat isentrooppisia:
Määrää 
kutsutaan puristussuhteeksi. Ideaalisen Otto-syklin hyötysuhde on puristussuhteella mitattuna:
Ideaalisen Otto-syklin hyötysuhde on esitetty puristussuhteen funktiona kuvassa 3.11. Kun puristussuhde 
kasvaa, 
kasvaa, mutta myös kasvaa. Jos on liian suuri, seos syttyy ilman kipinää (syklin väärässä kohdassa).
3.5.2 Moottorin työ, työmäärä entalpian virtayksikköä kohti
Tehon ja moottorin läpi kulkevan entalpian virtauksen välinen dimensioton suhde saadaan kaavalla
Usein tätä suuretta halutaan kasvattaa, koska se merkitsee pientä moottoria samaa tehoa varten. Lämmöntuotto saadaan kaavalla
, jossa
-
on reaktiolämpö eli polttoaineen massayksikköä kohti vapautuva kemiallinen energia, -
on polttoaineen massavirta,
ulotteinen teho on
Tämän yhtälön suureet arvioituna stökiometrisissäolosuhteissa ovat:
 |
 |
|
 |
 |
|
| so
. |
||
 |
 |
|
Muddy Points
Miten lasketaan?(MP 3.6)
Mitä ovat ”stoikiometriset olosuhteet?” (MP 3.7)
Jatk: Edellinen: 3.4 Jääkaapit ja lämpö Sisällysluettelo
UnifiedTP
.