ओटो साइकिल: एक गैसोलीन इंजन का आदर्श मॉडल

1 · भविष्यवाणी

ओटो चक्र (एडियाबेटिक संपीड़न, आइसोकोरिक हीटिंग, एडियाबेटिक विस्तार, आइसोकोरिक कूलिंग) एक गैसोलीन इंजन का मॉडल बनाता है। कार्नोट चक्र के विपरीत, इसके दो पैर स्थिर तापमान के बजाय स्थिर आयतन पर हैं। उन constant-volume पैरों के दौरान, क्या गैस कोई काम करती है?

काम अभी भी पूरा हो गया है क्योंकि उन पैरों के दौरान दाब बदल जाता है।
constant-volume पैर नकारात्मक कार्य करते हैं।
constant-volume चरणों के दौरान कोई काम नहीं किया जाता है, क्योंकि W = PΔV और ΔV = 0 है।

2 · सेट अप

otto-cycle प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। 1 मोल नाइट्रोजन (f = 5 ) 0.04 m³ से 0.01 m³, तक संपीड़ित होता है और फिर स्थिर मात्रा में 900 K तक गर्म होता है।
per-leg कार्य और हीट रीडआउट सक्षम करें।
चक्र के प्रत्येक चरण (1 से 4 तक) के लिए, चरण की लक्षित मात्रा और उस चरण के दौरान गैस द्वारा किए गए कार्य को पढ़ें।

3 · डेटा एकत्रित करें

पैर संख्या	पैर का लक्ष्य आयतन V (m³)	इस पैर को गैस द्वारा पूरा किया गया कार्य (J)
1
2
3
4

सभी 4 पैरों के लिए P-V आरेख बनाएं। चिह्नित करें कि कौन से पैर constant-volume (ऊर्ध्वाधर) खंड हैं और पुष्टि करें कि आपके काम की रीडिंग वहाँ 0 हैं।

4 · विश्लेषण करें

पुष्टि करें कि पैर 2 और 4 (आइसोकोरिक पैर) आपकी तालिका में W = 0 दिखाते हैं, जबकि पैर 1 और 3 (एडियाबेटिक) गैर-शून्य कार्य दिखाते हैं। γ = 1.4 का उपयोग करके संपीड़न अनुपात r = V₁/V₂ = 4 और चक्र दक्षता η = 1 - 1 /r^(γ−1) की गणना करें।
इस चक्र का नेटवर्क कार्य सकारात्मक है भले ही इसके आधे पैर शून्य कार्य करते हैं। बताएं कि कैसे दो रुद्धोष्म पैर अकेले शुद्ध सकारात्मक कार्य आउटपुट उत्पन्न कर सकते हैं।

5 · विस्तार

वास्तविक गैसोलीन इंजन 10 - 12 के आसपास संपीड़न अनुपात तक सीमित हैं (उच्च अनुपात pre-ignition /knocking). का कारण बनता है η = 1 - 1 /r^(γ−1), का उपयोग करके समझाएं कि इंजन डिजाइनर जब संभव हो तो उच्च संपीड़न अनुपात पर जोर क्यों देते हैं।
एक डीज़ल इंजन एक अलग चक्र (आइसोकोरिक के बजाय आइसोबैरिक हीटिंग) का उपयोग करता है लेकिन एक समान adiabatic-compression विचार का उपयोग करता है। दोनों संपीड़न कार्य को उच्च तापमान में परिवर्तित करने के लिए रुद्धोष्म पैरों पर भरोसा करते हैं। दोनों डिज़ाइनों के लिए संपीड़न के दौरान गर्मी के नुकसान को कम करना क्यों महत्वपूर्ण है?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

ओटो-साइकिल दक्षता

एक आदर्श ओटो चक्र के लिए, दक्षता केवल संपीड़न अनुपात r = V₁/V₂ और गैस के heat-capacity अनुपात γ: η = 1 - 1 /r^(γ−1). पर निर्भर करती है। उच्च संपीड़न अनुपात उच्च दक्षता देते हैं।

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