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Il ciclo di Otto

1876
  • Nicolaus Otto
  • Alphonse Beau de Rochas
Modello di un motore ad accensione comandata che illustra i processi del ciclo Otto.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

The ideal Otto cycle is a termodinamico 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.

Il ciclo Otto è visualizzato su un diagramma Pressione-Volume (PV), che forma un anello chiuso. L'analisi inizia allo stato 1, all'inizio della fase di compressione, con il pistone al punto morto inferiore (PMI).

Processo 1–2: Compressione isentropica. Il pistone si sposta dal PMI al PMS, comprimendo la miscela aria-carburante. In questo processo adiabatico ideale, non c'è trasferimento di calore da o verso il sistema, quindi l'entropia rimane costante. Il lavoro viene svolto sul gas, aumentandone l'energia interna, che si manifesta con un aumento sia della pressione che della temperatura.

Processo 2–3: Aggiunta di calore a volume costante. 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.

Processo 3–4: Espansione isentropica (colpo di potenza). Il gas ad alta pressione derivante dalla combustione si espande, spingendo il pistone dal PMS al PMI. Questa espansione è anche idealizzata come adiabatica e reversibile (isentropica). Il gas in espansione compie lavoro sul pistone, che rappresenta il lavoro utile in uscita dal ciclo. Man mano che il gas si espande, la sua pressione e la sua temperatura diminuiscono.

Processo 4–1: Smaltimento del calore a volume costante. 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
- Termodinamica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • teoria del ciclo di Carnot
  • leggi della termodinamica
  • invenzione del meccanismo a pistone e cilindro
  • sviluppo di sistemi di accensione a scintilla
  • Alphonse Beau De Rochas’s prior theoretical description (1862)

Applicazioni

  • motori a combustione interna a benzina
  • motori rotativi (motore Wankel)
  • analisi delle prestazioni dei motori ad accensione comandata
  • formazione in ingegneria automobilistica
  • base per cicli modificati come i cicli Miller e Atkinson

Brevetti:

  • US Patent 194047

Idee e potenziali innovazioni

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Related to: Otto cycle, thermodynamics, isentropic, isochoric, internal combustion engine, four-stroke, p-v diagram, spark-ignition, ideal gas, heat engine.

Contesto storico

Il ciclo di Otto

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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