Transcript Cu acestea, randamentul ciclului Otto este

Definitie
Se numeste motor cu combustie interna fiind un dispozitiv
care obtine energie mecanica direct din energie chimica prin arderea
unui combustibil intr-o camera de combustie care este parte integranta
a motorului
Parti componente :
Pistonul coboara in cilindru,
supapa de admisie se deschide, iar
cea de evacuare este închisă.
Pistonul este tras (prin rotirea axului
motorului) şi în cilindru pătrunde un
amestec de aer şi vapori
combustibili, format in
carburator,la presiunea p1.
Aspiratia amestecului are loc in
tot intervalul de timp in care
pistonul de misca de la punctul
mort superior la punctul mort
inferior.
Absorbtia este reprezentata prin
izobara A-1.
. La sfârşitul admisiei, pistonul
delimitează în cilindru cel mai
mare volum. Ambele supape
sunt închise. Pistonul este
împins (prin rotirea axului
motorului) şi amestecul este
comprimat de la presiunea p1
pana la presiunea p2.
Comprimarea are loc in timpul
miscarii pistonului la punctul
mort superior.
Procesul este reprezentat prin
adiabata 1-2 .
Ambele supape sunt închise. Amestecul
combustibil este aprins printr−o scânteie
electrica produsă intre electrozii bujiei şi
arde progresiv in toata masa.Temperatura
creste brusc la 2000 C, dar pistonul nu
este pus in miscare imediat ,iar acesta
este un proces izocor (2-3). Datorita arderii
combustibilului se degaja caldura Q1pe
care o primeste motorul. Gazele care
rezultate in urma arderii imping pistonul
in jos , efectuand lucru mecanic si din acest
motiv timpul 3 este timpul motor .
Deoarece pistonul coboara,gazele se
destind. Acesta este un proces adiabatic si
este reprezentat grafic prin adiabata 3-4
La sfârşitul arderii, pistonul delimitează
iniţial în cilindru cel mai mare volum. Supapa
de evacuare se deschide şi gazul din cilindru
îşi reduce brusc presiunea. Pistonul este
împins in sus şi impinge afara gazele arse si
destinse. Acest proces este reprezentat in
diagrama p,V prin dreapta 1-A.
Această succesiune de evenimente se
repetă de zeci de ori pe secundă,
furnizând în timpii 3 suficientă energie
sub formă de lucru mecanic pentru a
menţine motorul în funcţiune, dar şi
pentru a menţine în mişcare sistemul
cuplat la motor.
* 0-1 timpul I - admisia
( transformare izobara)
* 1-2 timpul II - compresia
(transformare adiabatica)
* 2-3 , 3-4 timpul III-arderea si
detenta
(transformare izocora +
adiabatica)
* 4-1 , 1-0 timpul IV- evacuarea
gazelor
(transformare izocora +
izobara)



Randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de
compresie deoarece exponentul adiabatic este supraunitar,
cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai
mare este randamentul.
În practică, raportul de compresie tipic al unui motor Otto
este în gama 8...12, fiind limitat de calităţile
combustibilului folosit.
În timpul 1, admisia, volumul gazului din cilindru creşte
practic la presiune şi temperatură constantă.
Reprezentarea 0→1 a fost făcută punctat, deoarece în tot
timpul acestui proces, numărul de moli de gaz din cilindru
este variabil − transformarea nu este nici izobară, nici
izotermă!
Timpul 2, compresia, este suficient de rapidă, astfel că poate fi aproximată
prin adiabata 1→2. În acest proces, amestecul combustibil nu schimbă
căldură şi primeşte lucru mecanic. Aproximând amestecul un gaz ideal,
lucrul mecanic primit este:
Temperatura amestecului creşte (T2>T1), ceea ce pune probleme de stabilitate a
acestuia: amestecul nu trebuie să se autoaprindă înainte de finalizarea
compresiei.
Timpul 3, arderea, corespunde succesiunii de transformări 2→3→4. În starea 2
este declanşată scânteia, amestecul se aprinde şi arde. Presiunea şi temperatura
cresc atât de repede încât pistonul practic nu se deplasează − procesul 2→3 este
aproape izocor. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi primeşte cantitatea de
căldură:
Imediat după aceasta, gazul se destinde suficient de rapid pentru a
considera procesul ca fiind adiabatic. Gazul nu schimbă căldură şi
efectuează lucrul mecanic:
La începutul timpului 4, evacuarea, deschiderea supapei de evacuare provoacă o
scăderea bruscă a presiunii şi temperaturii gazului din cilindru, aproape fără
modificarea volumului. Procesul poate fi aproximat prin izocora 4→1. Gazul nu
efectuează lucru mecanic şi cedează cantitatea de căldură:
Evacuarea gazului din cilindru este reprezentată punctat, deoarece
numărul de moli este variabil.
Potem calcula acum randamentul ciclului Otto:
În această formă, randamentul depinde de cele patru temperaturi. Aceste
temperaturi nu sunt independente.
Pentru transformarea adiabatică 1→2, poţi scrie:
De aici, obţii imediat:
Raportul volumelor extreme ale ciclului,
astfel că:
, este
numit raport de compresie,
Asemănător, din ecuaţia adiabatei 3→4, obţii:
Cu acestea, randamentul ciclului Otto este:
Aşadar, randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de
compresie ε! Deoarece exponentul adiabatic este supraunitar, cu cât
este mai mare raportul de compresie, cu atât mai mare este
randamentul!
Ciclul motorului Otto a fost pentru
prima dată patentat de Eugenio
Barsanti şi Felice Matteucci în 1854,
urmat de primul prototip în 1860.
În 1862, inginerul francez
Alphonse Beau de Rochas
conceptualizează primul motor
secvenţial cu combustie internă în 4
După mai multe îmbunătăţiri, în
timpi.
1877 Otto şi-a patentat motorul
Inventatorul german Nikolaus
în patru timpi, cunoscut pe toate
Otto (1832-1891) proiectează şi
continentele sub numele de
construieşte în 1876 primul motor
motorul Otto-Deutz.
modern, care a rămas, în principiu,
nemodificat până astăzi. Motorul lui
Otto folosea numai 0,8 metri cubi de
gaz, iar randamentul era de 16 %.
Nikolaus Otto a lucrat la motorul
în 4 timpi împreună cu Gottlieb
Daimler et Wilhelm Maybach.
În 1885, Gottlieb Daimler şi Wilhelm
Maybach produc motorul ce reprezintă
primul prototip al motorului modern cu
benzină, prevăzut cu carburator.
Daimler ataşează un motor unei
biciclete, producând în 1885 prima
motocicletă, numită "Reitwagen“ (“căruţ
de călărie”).
“Căruţul de călărie” era prevăzut
cu cadru şi roţi din lemn masiv cu
cercuri de fier, iar scaunul şoferului
nu era decât o şa din piele.
In anul următor, Daimler a echipat o trasură,
transformând-o în vehicul cu motor, ce se
deplasa cu 16 km/h, fiind totodată şi primul
automobil cu patru roţi, dar primul automobil
era deja construit de către Benz.
În 1885, Karl Benz
crea funcţiona cu
benzină.
Pentru motorul
său, Benz a obţinut
patentul german cu
numărul ză
“Motorwagen”,
primul autovehicul
comercial, care era
dotat cu motor 4
cilindri, ce 37435 în
29 ianuarie 1886.
În 1923, inginerul român Aurel Perşu construieşte
primul automobil cu formă aerodinamică corectă
(formă de picătură de apă) pe care îl brevetează în
Germania, obţinând la 19 septembrie 1924 brevetul de
inventator nr. 402683. Datorită distanţei reduse dintre
roţile din spate, Perşu a renuţat la introducerea unui
diferenţial în transmisie, virajele putând fi luate cu
viteze mari, fără o uzură a pneurilor.
Dinspre trecut spre viitor
BIBLIOGRAFIA
•http://cars4all.mylivepage.com/wiki/226/121/istorija
•http://dreamwater.org/siacc/siacc_old_threshers.html
•http://en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle
•http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A0_combustion_interne
•http://images.businessweek.com/ss/06/01/auto_bday/source/1.htm
•http://library.thinkquest.org/C006011/english/sites/ottomotor.php3?v=2
•http://members.aol.com/wgrenning3/ottolangenhistory.html
•http://users.telenet.be/cleanteam/index_bestanden/image997.gif
•http://techni.tachemie.uni-leipzig.de/otto/otto_g0_eng.html
•http://whom.co.uk/squelch/histcars.htm
•http://www.bmwclub.ro/forums/index.php?showtopic=21481&mode=threaded
•http://www.breker.com/english/ottomotor.htm
•http://www.dself.dsl.pipex.com/MUSEUM/museum.htm
•http://www.educypedia.be/education/carjava.htm
•http://www.fizica.ro/textbooks/fizica10/html/1g1.html
•http://www.geocities.com/motorcity/downs/9323/reitwagen.htm
•http://www.lefo.ro/aelfizica/fizica/Motoare_termice/
•http://www.kalipedia.com
•http://www.keveney.com/Engines.html
•http://www.kruse-ltc.com/Otto/otto_cycle.php
•http://www.magirusdeutz.co.uk/MD8deutz.htm
•http://www.mecanica.ufrgs.br/mmotor/otto.htm
•http://www.oldengine.org/members/siefker/
•http://www.promotex.ca/articles/cawthon/2003/05-01-2003_article.html
•http://www.theautochannel.com/news/2006/01/13/207362.html
•http://www.timloto.org/pictures/anigif/
•http://www.uamerica.edu.co/motores/d1/pages/bloque.htm
•http://www.ul.ie/~kirwanp/linkstoanimations.htm
•http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001734/lecciones/tem05/lec03
_1_2.htm
•http://www.volan.ro/etichete/istoria-automobilului/
•ELEMENTE FUNDAMENTALE DE FIZICĂ – Gheorghe Cristea, Ioan Ardelean, Ed.
DACIA, Cluj-Napoca, 1980
•Fizica – Manual pentru anul II licee – L. Panaiotu, A. Baltac, Editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti, 1972
•Fizică F1 – Manual pentru clasa a XI-a –Rodica Ionescu-Andrei, Cristina Onea,
Ion Toma, Grupul Editorial Art, 2005
•http://www.museum-mercedes-benz.com/