The ideal Otto cycle is a thermodynamic model for spark-ignition engines. It consists of four internally reversible processes: isentropic compression (1-2), constant volume (isochoric) heat addition (2-3), isentropic expansion (3-4), and constant volume (isochoric) heat rejection (4-1). This cycle forms the theoretical basis for analyzing the performance of gasoline engines, assuming an ideal gas as the working fluid.
The Otto cycle is visualized on a Pressure-Volume (P-V) diagram, forming a बंद लूप. The analysis begins at state 1, at the start of the compression stroke, with the piston at bottom dead center (BDC).
प्रक्रिया 1-2: आइसेंट्रोपिक संपीड़न। पिस्टन बीडीसी (BDC) से टॉप डेड सेंटर (TDC) तक गति करता है, जिससे वायु-ईंधन मिश्रण संपीड़ित होता है। इस आदर्श रुद्धोष्म प्रक्रिया में, सिस्टम में या उससे ऊष्मा का कोई स्थानांतरण नहीं होता है, इसलिए एन्ट्रॉपी स्थिर रहती है। गैस पर कार्य किया जाता है, जिससे उसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ती है, जो दाब और तापमान दोनों में वृद्धि के रूप में प्रकट होती है।
प्रक्रिया 2-3: स्थिर आयतन ऊष्मा योग। At TDC, the spark plug ignites the mixture. The combustion is assumed to be instantaneous, occurring while the volume does not change (an isochoric process). This adds heat ([latex]Q_{in}[/latex]) to the working fluid, causing a sharp increase in temperature and pressure to state 3, the point of maximum cycle pressure and temperature.
प्रक्रिया 3-4: आइसेंट्रोपिक विस्तार (पावर स्ट्रोक)। दहन से उत्पन्न उच्च दाब वाली गैस फैलती है, जिससे पिस्टन TDC से वापस BDC तक धकेला जाता है। इस फैलाव को रुद्धोष्म और उत्क्रमणीय (आइसेंट्रोपिक) माना जाता है। फैलती हुई गैस पिस्टन पर कार्य करती है, जो चक्र का उपयोगी कार्य उत्पादन है। गैस के फैलने से उसका दाब और तापमान घटता है।
प्रक्रिया 4-1: स्थिर आयतन ऊष्मा अस्वीकरण। At BDC, the exhaust valve is assumed to open, and the pressure instantly drops back to the initial pressure of state 1. This is modeled as an isochoric process where heat ([latex]Q_{out}[/latex]) is rejected from the working fluid to the surroundings, completing the cycle and returning the fluid to its initial state.
Related to: Otto cycle, thermodynamics, isentropic, isochoric, internal combustion engine,
four-stroke, p-v diagram, spark-ignition, ideal gas, heat engine.