O Ciclo de Otto
1876
- Nicolaus Otto
- Alphonse Beau de Rochas
O ciclo Otto ideal é um termodinâmica Modelo para motores de ignição por faísca. Consiste em quatro processos internamente reversíveis: compressão isentrópica (1-2), adição de calor a volume constante (isocórica) (2-3), expansão isentrópica (3-4) e rejeição de calor a volume constante (isocórica) (4-1). Este ciclo constitui a base teórica para a análise do desempenho de motores a gasolina, assumindo um gás ideal como fluido de trabalho.
The Otto cycle is visualized on a Pressure-Volume (P-V) diagram, forming a closed loop. The analysis begins at state 1, at the start of the compression stroke, with the piston at bottom dead center (BDC).
Processo 1–2: Compressão isentrópica. O pistão se move do ponto morto inferior (PMI) para o ponto morto superior (PMS), comprimindo a mistura ar-combustível. Nesse processo idealizado e adiabático, não há transferência de calor para ou do sistema, portanto a entropia permanece constante. O trabalho é realizado sobre o gás, aumentando sua energia interna, o que se manifesta como um aumento tanto na pressão quanto na temperatura.
Processo 2–3: Adição de calor a volume constante. 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: Expansão isentrópica (Ciclo de potência). O gás de alta pressão proveniente da combustão se expande, empurrando o pistão do PMS (Ponto Morto Superior) de volta ao PMI (Ponto Morto Inferior). Essa expansão também é idealizada como adiabática e reversível (isentrópica). O gás em expansão realiza trabalho sobre o pistão, que é o trabalho útil produzido pelo ciclo. À medida que o gás se expande, sua pressão e temperatura diminuem.
Processo 4–1: Rejeição de calor a volume constante. No PMI (Ponto Morto Inferior), assume-se que a válvula de escape se abre e a pressão cai instantaneamente de volta à pressão inicial do estado 1. Isso é modelado como um processo isocórico onde o calor ([latex]Q_{out}[/latex]) é rejeitado do fluido de trabalho para o ambiente, completando o ciclo e retornando o fluido ao seu estado inicial.
UNESCO Nomenclature: 2212
Termodinâmica
Interrupção
Revolucionário
Precursores
- teoria do ciclo de Carnot
- leis da termodinâmica
- invenção do mecanismo de pistão e cilindro
- desenvolvimento de sistemas de ignição por faísca
- Descrição teórica anterior de Alphonse Beau De Rochas (1862)
Aplicações
- motores de combustão interna a gasolina
- motores rotativos (motor Wankel)
- Análise de desempenho de motores de ignição por faísca
- educação em engenharia automotiva
- base para ciclos modificados como os ciclos de Miller e Atkinson
Ideias de Inovação Potencial
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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.