Il ciclo del motore a quattro tempi
1876
- Nicolaus Otto
- Eugen Langen
The practical application of the Otto cycle is the four-stroke engine, which completes a termodinamico ciclo in quattro distinti movimenti del pistone (corse). Questi sono: 1. Aspirazione (suck), in cui la miscela aria-carburante viene aspirata; 2. Compressione (squeeze), in cui la miscela viene compressa; 3. Potenza o Combustione (bang), in cui l'accensione spinge il pistone verso il basso; 4. Scarico (blow), in cui i gas combusti vengono espulsi.
The four-stroke cycle, also known as the Otto cycle in practice, requires two full rotations of the crankshaft to complete. Each stroke corresponds to a 180-degree rotation of the crankshaft. The sequence is precisely timed by the camshaft, which operates the intake and exhaust valves.
1. Corsa di aspirazione: Il ciclo inizia con il pistone al Punto Morto Superiore (PMS). La valvola di aspirazione si apre e il pistone si muove verso il basso fino al Punto Morto Inferiore (PMI), creando una depressione parziale che aspira la miscela aria-carburante nel cilindro.
2. Corsa di compressione: La valvola di aspirazione si chiude e il pistone risale dal PMI al PMS. Questo movimento comprime la miscela aria-carburante intrappolata, aumentandone significativamente pressione e temperatura, preparandola per l'accensione.
3. Corsa di potenza (combustione): Poco prima che il pistone raggiunga il PMS, la candela si accende, incendiando la miscela compressa. La rapida combustione crea un enorme aumento di pressione, costringendo il pistone a scendere dal PMS al PMI. Questa è l'unica fase che produce lavoro meccanico, fornendo potenza all'albero motore.
4. Corsa di scarico: Quando il pistone raggiunge il PMI, la valvola di scarico si apre. Il pistone si muove quindi verso l'alto dal PMI al PMS, spingendo i gas combusti fuori dal cilindro e nel sistema di scarico. Una volta raggiunto il PMS, la valvola di scarico si chiude, la valvola di aspirazione si apre e il ciclo ricomincia. Questa sequenza continua di eventi converte l'energia chimica del carburante in moto rotatorio.
UNESCO Nomenclature: 3322
- Ingegneria meccanica
Interruzione
Rivoluzionario
Precursori
- Motore a gas a due tempi Lenoir
- meccanica delle macchine a vapore (pistone, cilindro, albero motore)
- La descrizione teorica di Alphonse Beau De Rochas di un ciclo a quattro tempi
- sviluppo di sistemi di accensione affidabili
Applicazioni
- automobili
- motociclette
- aereo leggero
- tosaerba
- generatori portatili
Brevetti:
- US Patent 194047
- German Patent 532
Idee e potenziali innovazioni
- progetti di motori senza camme che utilizzano attuatori di valvole pneumatici o elettrici
- tecnologia di disattivazione dei cilindri per un migliore risparmio di carburante
- sistemi di iniezione diretta di benzina (GDI)
- fasatura e alzata variabile delle valvole (vvt/vvl)
- accensione a getto di plasma che sostituisce le candele tradizionali
- motori con motori-generatori elettrici integrati per applicazioni ibride
- motori a ciclo diviso che utilizzano cilindri separati per aspirazione/compressione e potenza/scarico
- motori a pistoni contrapposti per una maggiore efficienza termica
- Stampa 3D di componenti complessi del motore come pistoni e testate dei cilindri
- utilizzo di materiali compositi avanzati per ridurre il peso e l'attrito del motore
Correlato a: motore a quattro tempi, aspirazione, compressione, potenza, scarico, combustione interna, pistone, albero a gomiti, albero a camme, Nicolaus Otto.