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ओटो चक्र

1876
  • Nicolaus Otto
  • Alphonse Beau de Rochas
Cutaway model of a spark-ignition engine illustrating the Otto Cycle processes.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

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.

UNESCO Nomenclature: 2212
ऊष्मागतिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • कार्नोट चक्र सिद्धांत
  • ऊष्मागतिकी के नियम
  • पिस्टन और सिलेंडर तंत्र का आविष्कार
  • स्पार्क इग्निशन सिस्टम का विकास
  • Alphonse Beau De Rochas’s prior theoretical description (1862)

आवेदन

  • गैसोलीन आंतरिक दहन इंजन
  • रोटरी इंजन (वैंकेल इंजन)
  • स्पार्क-इग्निशन इंजनों का प्रदर्शन विश्लेषण
  • ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग शिक्षा
  • मिलर और एटकिंसन चक्र जैसे संशोधित चक्रों का आधार

पेटेंट:

  • US Patent 194047

संभावित नवाचार विचार

  • परिवर्तनीय संपीड़न अनुपात वाले अनुकूली चक्र इंजन
  • समरूप आवेश संपीड़न प्रज्वलन (एचसीसीआई) इंजन
  • अति-दुबले मिश्रणों के लिए प्लाज्मा-सहायता प्राप्त दहन
  • स्प्लिट-साइकिल इंजन जो संपीड़न और पावर स्ट्रोक को अलग करते हैं
  • हाइब्रिड वाहनों के लिए फ्री-पिस्टन इंजन जनरेटर
  • पोर्टेबल बिजली उत्पादन के लिए सूक्ष्म दहन इंजन
  • हाइड्रोजन या अमोनिया जैसे वैकल्पिक ईंधनों के लिए डिज़ाइन किए गए इंजन
  • वास्तविक समय में दक्षता अनुकूलन के लिए एआई-नियंत्रित इग्निशन टाइमिंग
  • निकास प्रणालियों में एकीकृत थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर
  • क्रायोजेनिक fuel injection systems for enhanced charge cooling
Related to: Otto cycle, thermodynamics, isentropic, isochoric, internal combustion engine, four-stroke, p-v diagram, spark-ignition, ideal gas, heat engine.

ऐतिहासिक संदर्भ

ओटो चक्र

1865
1869
1871
1876
1877
1880
1882-01-01
1865
1868
1870
1873
1877
1880
1882-01-01
1883

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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