Volgende: 3.6 Dieselcyclus Up: 3. De eerste wet Previous: 3.4 Koelkasten en warmte Inhoud Index
Subsecties
- 3.5.1 Rendement van een ideale Otto-cyclus
- 3.5.2 Motorarbeid, arbeidssnelheid per eenheid enthalpie-flux
De Otto-cyclus is een geheel van processen die gebruikt worden door verbrandingsmotoren met vonkontsteking (2-takt- of 4-taktcycli). Deze motoren a) nemen een mengsel van brandstof en lucht op, b) comprimeren dit, c) laten het reageren, waardoor daadwerkelijk warmte wordt toegevoegd door omzetting van chemische energie in thermische energie, d) expanderen de verbrandingsproducten, en e) werpen de verbrandingsproducten uit en vervangen ze door een nieuwe lading brandstof en lucht. De verschillende processen zijn weergegeven inFiguur 3.8:
- Inlaatslag, benzinedamp en lucht aangezogen in motor (
). - Compressieslag,
, 
toename (
). - Verbranding (vonk), korte tijd, in wezen constant volume (
). Model: warmteabsorptie uit een reeks reservoirs bij temperaturen 
tot 
. - Motorslag: expansie (
). - Klepuitlaat: klep gaat open, gas ontsnapt.
- (
) Model: afstoting van warmte naar een reeks reservoirs bij temperaturen 
tot 
. - Uitlaatslag: zuiger duwt resterende verbrandingsproducten uit kamer(
).
We modelleren de processen als alle werkend op een vaste massa lucht in een zuiger-cilinderopstelling, zoals getoond inFiguur 3.10.
De werkelijke cyclus heeft niet de scherpe overgangen tussen de verschillende processen die de ideale cyclus heeft, en zou kunnen worden geschetst in figuur 3.9.
3.5.1 Rendement van een ideale Otto-cyclus
Het uitgangspunt is de algemene uitdrukking voor het thermisch rendement van een cyclus:
De conventie is, zoals eerder, dat warmte-uitwisseling positief is als er warmte in het systeem of de motor stroomt, dus 
is negatief. De geabsorbeerde warmte ontstaat tijdens de verbranding wanneer de vonk overspringt, ruwweg bij constant volume. De geabsorbeerde warmte kan worden gerelateerd aan de temperatuurverandering van toestand 2 naar toestand 3 als:
 |
 |
|
 |
De warmte die wordt afgeworpen wordt gegeven door (voor een perfect gas met constanten specifieke warmte)
Wanneer we de uitdrukkingen voor de geabsorbeerde en de afgegeven warmte substitueren in de uitdrukking voor het thermisch rendement, krijgen we
We kunnen de bovenstaande uitdrukking vereenvoudigen met behulp van het feit dat de processen van 1 naar 2 en van 3 naar 4 isentropisch zijn:
De grootheid 
wordt de compressieverhouding genoemd. In termen van compressieverhouding is het rendement van een ideale Otto-cyclus:
De ideale efficiëntie van de Otto-cyclus wordt in figuur 3.11 weergegeven als functie van de compressieverhouding. Naarmate de compressieverhouding, 
, toeneemt, neemt 
toe, maar ook. Als te hoog is, ontbrandt het mengsel zonder vonk (op de verkeerde plaats in de cyclus).
3.5.2 Motorarbeid, arbeidssnelheid per eenheid enthalpie-flux
De niet-dimensionale verhouding tussen de verrichte arbeid (het vermogen) en de enthalpie-flux door de motor wordt gegeven door
Vaak bestaat de wens deze grootheid te vergroten, omdat dit een kleine motor voor hetzelfde vermogen betekent. De warmte-inbreng wordt gegeven door
waarin
-
de reactiewarmte is, d.w.z. de chemische energie die vrijkomt per massaeenheid brandstof, -
de brandstofmassastroom.
Het niet-dimensionale vermogen is
De grootheden in deze vergelijking, geëvalueerd bij stoichiometrische condities zijn:
 |
 |
|
 |
 |
|
| zo | ||
 |
 |
|
Modderige punten
Hoe wordt berekend?(MP 3.6)
Wat zijn “stoichiometrische voorwaarden?”(MP 3.7)
Volgende: 3.6 Dieselcyclus Up: 3. De eerste wet Previous: 3.4 Koelkasten en warmte-inhoud Index
UnifiedTP