Randamentul motorului Otto

 

 

      Randamentul unei masini ideale reversibile care ar utiliza drept substanta de lucru un

gaz ideal si aer si ar functiona dupa un ciclu format din doua adiabate si doua izocore este

limita catre care tinde randamentul oricarui motor real cu aprindere prin scânteie în patru timpi (Otto).

      Aspiratia ar corespunde izobarei 0 - 1 din diagrama ciclului idealizat (fig. 2.185) întrucât absorbtia amestecului carburant în cilindru are loc la presiunea constanta p1 egala cu

presiunea atmosferica.

      Compresia amestecului fiind rapida, poate fi considerata adiabatica. În ciclul masinii ideale am reprezentat-o prin comprimarea adiabatica cvasistatica 1 – 2, între punctul mort

inferior (V1) si cel superior (V2).

      Dupa aprinderea amestecului, presiunea gazelor rezultate creste izocor pâna la circa 25 atm. Procesul idealizat este reprezentat prin izocora 2 – 3. Detenta gazelor arse poate

fi considerata un proces adiabatic redat ideal prin destinderea adiabatica cvasistatica 3 – 4

pâna la punctul mort superior ( volumul V1).

     O data cu deschiderea supapei de evacuare, presiunea gazului scade brusc pâna la valoarea celei atmosferice. Desi în realitate procesul este rapid, pentru masina ideala a fost reprezentat prin izocora (V1 = ct.) 4 – 1, care readuce gazul la presiunea si temperatura initiale.

     Evacuarea gazelor arse si destinse corespunde izobarei 1- 0 în planul (p, V).

Vom calcula randamentul motorului Otto ideal presupunând ca este cunoscut raportul

de compresie al motorului,

ĺ =V1/V2

Prin definitie, randamentul este :

η=1-Qcedat/Qabs=1-Q41/Q23 (1)

unde Qabs reprezinta caldura primita în procesul izocor 2 – 3, iar Qced caldura cedata în

procesul izocor 4 – 1; în procesele adiabatice nu se schimba caldura cu mediul. Astfel :

Q23 = υCv(T3-T2) (2)

Q41 =υCv(T1-T4)  (3)

Înlocuind în expresia (1) a randamentului, obtinem:

η=1-(T1-T4)/(T3-T2) (4)

Din ecuatiile transformarilor adiabatice 1 – 2 si respectiv 3 – 4 rezulta :

T1V1γ-1=T2V2γ-1 (5)

T4V1γ-1=T3V2γ-1 (6)

sau încĺ :

T2=T1ĺγ-1 (7)

si  T3=T4ĺ γ-1(8)

Înlocuind pe T2 si pe T3 în expresia (4) a randamentului gasim :

η=1-(T4-T1)/(T4ĺγ-1-T1ĺγ-1)=1-1/ĺγ-1  (9)             

Randamentul motorului Otto ideal reversibil nu depinde decât de raportul de compresie

si de exponentul adiabatic al gazului ideal considerat ca substanta de lucru.

 

 Vezi:
   Poza