Κύκλος Όττο

Ένας κύκλος Όττο είναι ένας εξιδανικευμένος θερμοδυναμικός κύκλος που περιγράφει τη λειτουργία ενός τυπικού κινητήρα με έμβολο ανάφλεξης με σπινθήρα. Είναι ο θερμοδυναμικός κύκλος που συναντάται συχνότερα σε κινητήρες αυτοκινήτων.^[1]

Ο κύκλος Όττο είναι μια περιγραφή του τι συμβαίνει σε ένα αέριο καθώς υπόκειται σε αλλαγές πίεσης, θερμοκρασίας, όγκου και προσθήκης ή αφαίρεσης θερμότητας. Το αέριο που υπόκειται σε αυτές τις αλλαγές συχνά ονομάζεται σύστημα. Το σύστημα, στην περίπτωση αυτή, ορίζεται ως το ρευστό (αέριο) μέσα στον κύλινδρο του κινητήρα. Περιγράφοντας τις αλλαγές που λαμβάνουν χώρα στο σύστημα, περιγράφεται ταυτόχρονα και η επίδραση του συστήματος στο περιβάλλον. Σκοπός του κύκλου Όττο είναι η μελέτη της παραγωγής καθαρού έργου από το σύστημα, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόωση ενός οχήματος και των επιβατών του στο περιβάλλον.

Ο κύκλος Όττο αποτελείται από:

Πάνω και κάτω μέρος του βρόχου: ένα ζεύγος αδιαβατικών μεταβολών
Αριστερή και δεξιά πλευρά του βρόχου: ένα ζεύγος παράλληλων ισοχωρικών διεργασιών.

Μεταβολές

Οι τέσσερις μεταβολές (φάσεις) του κύκλου Όττο, όπως φαίνονται στο σχήμα: ^[2]

Μεταβολή 1–2: Είναι μια αδιαβατική (ισεντροπική) συμπίεση του αερίου καθώς το έμβολο κινείται από το κάτω νεκρό σημείο ( BDC ) στο πάνω νεκρό σημείο ( TDC ).
Μεταβολή 2–3: Είναι μια ισόχωρη θέρμανση του αερίου από μια εξωτερική πηγή (π.χ. σπινθήρας) ενώ το έμβολο βρίσκεται στο πάνω νεκρό σημείο. Αυτή η διαδικασία προορίζεται να αντιπροσωπεύει την ανάφλεξη του μίγματος καυσίμου-αέρα και την επακόλουθη ταχεία καύση.
Μεταβολή 3–4: Είναι μια αδιαβατική (ισεντροπική) εκτόνωση.
Μεταβολή 4–1: Ολοκληρώνει τον κύκλο με μια διαδικασία σταθερού όγκου κατά την οποία η θερμότητα απορρίπτεται ενώ το έμβολο βρίσκεται στο κάτω νεκρό σημείο.

Ιστορία

Ο πρώτος που κατασκεύασε έναν λειτουργικό τετράχρονο κινητήρα ήταν ο Γερμανός μηχανικός Νίκολαους Όττο^[3], ο οποίος ανέπτυξε έναν σταθερό κινητήρα που χρησιμοποιούσε ως καύσιμο μείγμα αερίου φωταερίου και αέρα.^[4] Για τον λόγο αυτό, η τετράχρονη αρχή λειτουργίας του είναι σήμερα γνωστή ως «κύκλος Όττο», ενώ οι τετράχρονοι κινητήρες με μπουζί (που προκαλεί την ανάφλεξη) αποκαλούνται συχνά «κινητήρες Όττο».

Παραπομπές

↑ Wu, Chih. Thermodynamic Cycles: Computer-aided Design and Optimization. New York: M. Dekker, 2004. page 99
↑ Serway, Raymond A. Physics for Scientists and Engineers. Μτφρ. Ρεσβάνης, Λεωνίδας. Αθήνα: Κλειδάριθμος. σελ. 173. ISBN 978-960-461-508-7.
↑ Asimov, Isaac (1997). Το χρονικό των επιστημονικών ανακαλύψεων. Μτφρ. Μπαρουξής, Γιώργος· Σταματάκης, Νικηφόρος. Ηράκλειο Κρήτης: Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. σελ. 404. ISBN 978-960-524-026-4.
↑ Gunston, Bill (1999). Development of Piston Aero Engines (2 έκδοση). Sparkford, UK: Patrick Stephens Ltd. σελ. 21. ISBN 978-0-7509-4478-6.

[1] Wu, Chih. Thermodynamic Cycles: Computer-aided Design and Optimization. New York: M. Dekker, 2004. page 99

[2] Serway, Raymond A. Physics for Scientists and Engineers. Μτφρ. Ρεσβάνης, Λεωνίδας. Αθήνα: Κλειδάριθμος. σελ. 173. ISBN 978-960-461-508-7.

[Asimov-3] Asimov, Isaac (1997). Το χρονικό των επιστημονικών ανακαλύψεων. Μτφρ. Μπαρουξής, Γιώργος· Σταματάκης, Νικηφόρος. Ηράκλειο Κρήτης: Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. σελ. 404. ISBN 978-960-524-026-4.

[4] Gunston, Bill (1999). Development of Piston Aero Engines (2 έκδοση). Sparkford, UK: Patrick Stephens Ltd. σελ. 21. ISBN 978-0-7509-4478-6.

[1]

[2]

[3]

[4]