Otttův cyklus popisuje, jak tepelné motory mění benzin v pohyb. Stejně jako ostatní termodynamické cykly i tento cyklus mění chemickou energii na tepelnou a následně na pohyb. Ottův cyklus popisuje, jak fungují spalovací motory (které používají benzín), například automobily a sekačky na trávu.
Použití
Otttův cyklus poskytuje energii pro většinu dopravních prostředků a byl nezbytný pro moderní svět. Konkrétně naprostá většina automobilů, které dnes vidíme na silnicích, využívá Ottův cyklus k přeměně benzinu na pohyb. Jakýkoli stroj (seznam by mohl pokračovat dál a dál), který používá benzin, se dělí na dvě kategorie motorů, jak je vidět níže.
- Typy motorů, které využívají Ottův cyklus
-
Obrázek 1. Dvoudobý motor
-
Obrázek 2. Čtyřdobý motor
Na stránkách motorů najdete podrobnosti o jejich jedinečných mechanismech a vysvětlení, jak využívají Ottův cyklus, který je mírně upraven.
Ideální Ottův cyklus
Tlakově-objemový diagram (PV diagram) ideálního Ottova cyklu je znázorněn na obrázku 3. Tento diagram modeluje, jak se mění změny tlaku a objemu pracovní kapaliny (benzinu a paliva vzduchu) v důsledku spalování uhlovodíků, které pohánějí pohyby pístu a vytvářejí teplo, aby zajistily pohyb vozidla. Dochází k expanzním pohybům pístu (zvětšení objemu komory) – způsobeným uvolněním tepelné energie ze spalování, která vyvolává práci vykonávanou plynem a na pístu. Naopak, když píst vykonává práci na plynu, dochází ke stlačování (zmenšování objemu) komory motoru.
Důležité je poznamenat, že obrázek 3 znázorňuje ideální proces pro jakýkoli motor využívající Ottův cyklus. Popisuje základní pracovní kroky v zážehovém motoru. Mírná modifikace, která zobrazuje reálnější situaci PV diagramu Ottova cyklu pro dvoudobý a čtyřdobý motor, je vysvětlena na jejich příslušných stránkách. Práci vykonanou motorem lze vypočítat řešením plochy uzavřeného cyklu.
Následující text popisuje, co se děje během jednotlivých kroků na PV diagramu, při nichž se spalováním pracovní kapaliny – benzinu a vzduchu (kyslíku) – mění pohyb v pístu:
Zelená čára: Označuje se jako sací fáze, kdy se píst stáhne ke dnu, aby se zvětšil objem komory a píst mohl „nasát“ směs paliva a vzduchu. Z hlediska termodynamiky se tento proces označuje jako izobarický.
Proces 1 až 2: Během této fáze se píst stáhne nahoru, aby mohl stlačit směs paliva a vzduchu, která vstoupila do komory. Komprese způsobí mírné zvýšení tlaku a teploty směsi – nedochází však k výměně tepla. Z hlediska termodynamiky se tento proces označuje jako adiabatický. Když cyklus dosáhne bodu 2, je to okamžik, kdy se palivo setká se zapalovací svíčkou, aby bylo zapáleno.
Proces 2 až 3: V tomto okamžiku dochází ke spalování v důsledku zapálení paliva zapalovací svíčkou. Spalování plynu je dokončeno v bodě 3, což má za následek vysoce natlakovanou komoru, která má velké množství tepla (tepelné energie). Z hlediska termodynamiky se tento proces označuje jako izochorický.
Proces 3 až 4: Tepelná energie v komoře v důsledku spalování se využívá k práci na pístu – což tlačí píst dolů – a zvětšuje objem komory. Tento proces se také nazývá výkonový zdvih, protože se při něm tepelná energie mění v pohyb, který pohání stroj nebo vozidlo.
Fialová čára (proces 4 až 1 a fáze výfuku): Od procesu 4 až 1 je veškeré odpadní teplo vypuzeno z komory motoru. Jak teplo opouští plyn, molekuly ztrácejí kinetickou energii, což způsobuje pokles tlaku. Poté nastává fáze výfuku, kdy je zbývající směs v komoře stlačena pístem, aby byla „vypuštěna“ ven, aniž by se změnil tlak.
Pro další čtení
- Dvoudobý motor a čtyřdobý motor
- Topný motor
- PV diagram
- Spalování
- Benzínový motor
- Diesel vs. benzínový motor
- Nebo prozkoumejte náhodnou stránku!
- Částečný výčet by zahrnoval motocykly, pick-upy, dodávky, SUV, sekačky na trávu, osobní automobily, mnoho lodí a dokonce i některé přenosné generátory.
- Wikimedia Commons , dostupné:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif
- „File:4StrokeEngine Ortho 3D Small.gif – Wikimedia Commons“, Commons.wikimedia.org, 2018. . Dostupné: ………………..: https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3A4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif.
- Wikimedia Commons , dostupné: https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
- Základy spalovacích motorů“, Energy.gov, 2018. . Dostupné: ………………..: https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/internal-combustion-engine-basics. .
- I. Dinçer a C. Zamfirescu, Pokročilé systémy výroby elektrické energie. Londýn, Velká Británie: Academic Press is an imprint of Elsevier, 2014, s. 266.