Ciclo Otto

Il ciclo OTTO
Il ciclo OTTO

Generalità

Descrizione ciclo teorico

Lavoro utile

Rendimento

Applicazioni
Generalità
il ciclo Otto è un ciclo di
trasformazioni termodinamiche
effettuate su un gas con lo scopo
di trasformare
ENERGIA TERMICA in
ENERGIA MECCANICA
Descrizione ciclo
teorico
Trasformazioni termodinamiche
1)
1-2 adiabatica di
compressione
2)
2-3 isometrica in
cui si fornisce
calore
3)
3-4 adiabatica di
espansione
4)
4-1 isometrica in
cui si sottrae
calore ritornando
alle condizioni
iniziali
Adiabatica di
compressione
Si comprime il gas senza
scambi di calore, la
temperatura e la
pressione del gas
aumentano.
Il lavoro di compressione
va quindi ad aumentare
l’energia interna del gas.
Isometrica con calore
fornito
Si fornisce calore al gas
mantenendo il volume
costante la temperatura
e la pressione del gas
aumentano.
L’energia termica fornita
va ad incrementare
l’energia interna del gas.
Adiabatica di espansione
Il gas si espande senza
scambi di calore la
temperatura e la pressione
del gas diminuiscono.
L’energia interna
precedentemente
accumulata viene
trasformata in lavoro
meccanico.
Isometrica con calore
sottratto
Il gas viene raffreddato a
volume costante e
riportato alle condizioni
iniziali
Lavoro utile
Lavoro utile
Il lavoro utile del
ciclo è
rappresentato
dall’area interna al
ciclo, ed è il
risultato della
differenza fra il
lavoro di espansione
positivo con il
lavoro di
compressione
negativo
Lavoro utile
Lavoro di compressione
Il lavoro utile del
ciclo è
rappresentato
dall’area interna al
ciclo, ed è il
risultato della
differenza fra il
lavoro di espansione
positivo con il
lavoro di
compressione
negativo
Lavoro utile
Il lavoro utile del
ciclo è rappresentato
dall’area interna al
ciclo, ed è il risultato
della differenza fra il
lavoro di espansione
positivo con il lavoro
di compressione
negativo
Lavoro di espansione
Rendimento
Il rendimento del ciclo OTTO è dato
dalla seguente formula
1
  1  k 1

= rapporto di compressione v1/v2
k = rapporto Cp/Cv
v1 = volume inizio compressione
v2 = volume fine compressione
Cv = calore specifico a volume costante del gas
Cp = calore specifico a pressione costante del gas
Applicazioni
Motore Ciclo
Fasi del motore
Motore a combustione
interna a quattro tempi
Applicazioni
Motore Ciclo
Fasi del motore
Ciclo reale di un motore
a combustione interna a
quattro tempi
Descrizione del motore
Qui è riportato il
cinematismo del
funzionamento di
un motore a
scoppio, composto
da quattro cilindri
in linea
(quadricilindrico).
Sono evidenziate in
azzurro le bielle e in
verde l’albero
motore, i bilancieri
e il volano.
Descrizione del motore
In figura sono
indicate le parti
principali del
“cuore” del motore.
L’alesaggio pari al
diametro esterno
del pistone,
coincide, a meno
delle tolleranze, con
il diametro interno
del cilindro
Descrizione
del motore
In questa figura si
vede molto bene il
dettaglio delle
valvole sul cielo del
pistone.
E’ evidente che in
questa
rappresentazione
manca il cilindro
Descrizione del motore
In questa
animazione si vede
il ciclo completo
combinato dei
quattro cilindri in
linea.
In verde sono evidenziate le camme, il cui
profilo incide sensibilmente sul carattere
e sulle prestazioni di un motore.
Comparazione del ciclo
termodinamico con le
fasi del motore
Il primo tempo (aspirazione) è rappresentato
dalla isobara AB, che ha luogo alla pressione
atmosferica e alla temperatura dei cilindri del
motore.
Il secondo tempo (compressione) è
rappresentato dalla adiabatica BC,
durante il quale la compressione provoca
l’aumento della pressione e della
temperatura della miscela, che avviene
senza scambi di temperatura con l’esterno
Il terzo tempo (combustione istantanea) è rappresentato dalla
isocora CD. La temperatura e la pressione del gas aumentano
rapidamente a causa della combustione della miscela, il volume
resta inizialmente inalterato poiché il pistone non fa in tempo a
muoversi;
Comparazione del ciclo
termodinamoco con le
fasi del motore
Il quarto tempo (espansione) è
rappresentato dall’adiabatica
DE, durante il quale la
temperatura dei prodotti della
combustione si abbassa
Il quinto tempo (uscita dei gas) è
rappresentato dall’isocora EB, lungo la
quale la pressione del gas si abbassa fino
alla pressione atmosferica a causa
dell’apertura delle valvole di scarico
Il sesto tempo (espulsione) è rappresentato dall’isobara BA,
durante il quale la corsa ascendente del pistone espelle i gas combusti
dalla camera di scoppio e completa così il ciclo.