Цикл Отто

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)

 

Кафедра «Термодинамика, теплотехника и энергосбережение»

 

Реферат по теме:

«Цикл Отто»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Новикова И.В.

Группа К-35

Преподаватель: Богомолова Н.П.

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

Впервые цикл с подводом теплоты по изохоре был предложен в 1862 г французским инженером Бо де Роша. Этот цикл и сегодня используется в карбюраторных двигателях. Такой двигатель первым построил в 1871 г. немецкий инженер Отто, по имени которого и назван цикл, что, конечно, не совсем справедливо. Однако, в двигателе Отто никакого карбюратора не было.



 Николаус Август Отто – немецкий инженер и изобретатель-самоучка, известен в качестве изобретателя двигателя внутреннего сгорания.

 Родился 10 июня 1832 в Хольцхаузене. В 1848 году, после окончания реального училища занялся коммерческой деятельностью. В 1864-1865 году Отто вместе с Ойгеном Лангеном основали первую в мире компанию по производству двигателей — N. A. Otto & Cie.

В 1882 году стал Почётным доктором Университета Вюрцбурга.

В 1884 году предложил электрическое зажигание, что позволило применить для двигателя жидкое топливо.

Цикл Отто - это цикл бензиновых ДВС с внешним смесеобразованием и принудительным искровым зажигание горючей смеси. Такие ДВС применяют на легковом автотранспорте.

Рабочая и тепловая диаграммы цикла Отто

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела,
• 2-3 –  изохорный подвод теплоты к рабочему телу,
• 3-4 – адиабатное расширение рабочего тела,
• 4-1 – изохорный отвод теплоты (охлаждение) от рабочего тела

 

Во время этого такта сжатия впускной клапан уже закрыт и поршень движется вверх за счет инерции маховика. Движется очень быстро, даже при самых малых оборотах двигателя такт сжатия длится несколько сотых долей секунды. При столь быстром уменьшении объема и, соответственно, увеличении давления, горючая смесь нагревается, но передать сколько-нибудь заметное количество теплоты цилиндру и окружающей среде (чаще всего это так называемая водяная рубашка) не успевает. Поэтому процесс можно считать адиабатным и на р—V-диаграмме он изобразится адиабатой 1-2. В идеальном цикле в верхней мертвой точке, а в реальном чуть раньше, электрическая искра воспламеняет смесь. Смесь сгорает так быстро, что за это время поршень, несмотря на большую скорость движения, не успевает заметно изменить свое положение, т. е. процесс сгорания смеси можно считать изохорным и изобразить изохорой 2-3. Именно в течение этого очень короткого по времени процесса двигатель и получает энергию от "нагревателя», только «нагреватель» теперь находится внутри двигателя. Нагревание рабочего тела происходит за счет энергии его собственного сгорания. Давление образовавшихся газов велико и они толкают поршень вниз, заставляя вращаться маховик. Этот такт, называемый рабочим ходом, совершается за такое же короткое время, как и такт сжатия (вообще все такты совершаются за одинаковое время) и процесс расширения продуктов сгорания можно считать адиабатным и изобразить его кривой 3-4. В этом процессе и совершается полезная работа, причем, как и во всяком адиабатном процессе, за счет внутренней энергии рабочего тела. После прохождения нижней мертвой точки поршень снова начинает двигаться вверх благодаря инерции маховика и через открывшийся выпускной клапан выталкивает отработанные газы в атмосферу (такт выпуска). Затем, когда поршень достигнет верхней мертвой точки, выпускной клапан закрывается, открывается впускной клапан и в цилиндр засасывается новая порция горючей смеси (такт впуска). Эти два такта имеют довольно сложный характер, но с хорошим приближением его можно изобразить на p-V-диаграмме изохорой 4-1. Именно в этом процессе происходит отвод тепла холодильнику, т. е. рубашке охлаждения или прямо атмосфере, как в автомобиле «Запорожец».

 

Характеристики цикла:

- степень сжатия

 - степень предварительного расширения

 

Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла:

Подводимая теплота:  

 

Отводимая теплота: .

 

Работа цикла   

 

Термический КПД цикла:  .

 

Верхний предел ε  ограничивается в дизелях быстрым увеличением давления. Применяют значения ε = 14~25. Увеличение ρ отрицательно влияет на повышение эффективности цикла. По мере совершенствования процессов смесеобразования и горения ρ уменьшается.