In questa sezione del nostro blog ProgettoSani ti portiamo informazioni su: Che cos’è il ciclo otto e a cosa serve?.
Il ciclo otto È caratteristico dei motori a combustione interna a benzina, che vengono accesi dall’accensione di un combustibile, provocata da una scintilla elettrica; si tratta di una ciclo termodinamico dove, teoricamente, il calore viene fornito a volume costante.
Il ciclo Otto può essere presente nei motori di due volte e nei motori quattro volte, e questo principio si basa sul fatto che, per il suo funzionamento, aspira una precisa miscela aria/carburante (generalmente benzina). Space è un sistema pistone/cilindro e la precisione è definita dalle valvole di aspirazione e scarico.
Origine del motore a combustione interna e del ciclo Otto
Nicolò Augusto Otto Era un tedesco che costruì nel 1866 un motore che funzionava a quattro tempi e richiedeva benzina per funzionare. Ha sviluppato questa macchina insieme a Eugenio Langen e lo hanno fatto in due versioni: Quattro e due volte.
Sebbene il primo inventore del motore fosse Alfonso Veau de Rochas e ci fu una causa tra i due inventori per il brevetto, de Rochas ottenne un pagamento in contanti ma fu Otto a mantenere la sua fama. Ad oggi, il ciclo termodinamico con cui funzionano i motori a combustione interna a quattro e due tempi è noto come ciclo Otto.
Elementi del motore coinvolti nel ciclo Otto
Il cilindro del motore a combustione interna si muoverà su e giù attraverso il Biella e trasforma il movimento rettilineo reciproco in circolare. In questo modo il Albero motore finisce per compiere un movimento rotatorio. Perché avvenga il movimento, è necessaria una forza motrice, ed è qui che entra in gioco il ciclo Otto.
La bombola deve avere almeno due valvole, una di ingresso e una di uscita.. Le valvole saranno aperte o chiuse a seconda della fase in cui si trova il motore. L’apertura e la chiusura delle valvole è regolata dal sistema di distribuzione del veicolo. D’altra parte, la candela è una parte che si collega all’impianto elettrico e può produrre una scintilla che fa esplodere la miscela aria/carburante.
Fasi teoriche del ciclo di Otto
Le fasi che ha il ciclo Otto sono conosciute come: Aspirazione, compressione, esplosione e scarico. Sono quelli che definiscono l’intero processo che avviene nel cilindro e che si traduce nel movimento del motore. Si dice che siano fasi teoriche perché, visto lo sviluppo del ciclo, è normale che le fasi avvengano sovrapposte e non linearmente. Prima che una fase finisca, quella successiva è già iniziata.
I motori che sono governati dal principio del ciclo Otto possono essere a due tempi oa quattro tempi. Quest’ultimo è, oltre al motore diesel, il più utilizzato nelle automobili e nei vari autoveicoli. Principalmente perché le sue prestazioni sono migliori e generano meno inquinamento rispetto al motore a due tempi.
Ciclo Otto nei motori a quattro tempi
Il ciclo Otto nei motori a quattro tempi Si compone di sei processi., di cui due non partecipano come tali al ciclo termodinamico del fluido operativo. Tuttavia, sono essenziali per rinnovare la sua carica. Questi processi corrispondono all’immissione e allo svuotamento della camera di combustione a pressione costante.
- Ammissione: La valvola di ingresso o di ingresso è aperta e la valvola di scarico è chiusa. La fase di ammissione avviene dal momento in cui il pistone rimane in alto (Top Dead Center – TDC) finché non scende in basso (Top Dead Center – TDC). Mentre il pistone si abbassa, c’è a effetto ventosa che fa entrare la miscela nella camera di combustione.
- Compressione: Quando il pistone raggiunge il PMI, la valvola di aspirazione si chiude e la valvola di scarico rimane chiusa. In questa fase il pistone si alza e la camera di combustione diminuisce sensibilmente di volume, comprimendo la miscela. Il rapporto tra il volume massimo che esiste prima che il pistone scenda al PMS e il volume minimo che ha quando il pistone è al PMS è noto come rapporto di compressione del motore.
- Esploso: Quando la miscela è completamente compressa e le valvole sono chiuse, si verifica una scintilla nella candela che provoca la combustione della miscela. Questa esplosione generata dalla combustione è ciò che spinge il pistone verso il basso. Questa è la fase effettiva dell’intero ciclo ed è quella che definisce la potenza di un motore.
- Scarico: Quando il pistone ritorna al PMI, la valvola di scarico si apre in modo che il pistone si alzi e rilasci i gas risultanti dall’esplosione fuori dal cilindro. Ciò consente di avere nuovamente a disposizione aria pulita per avviare il ciclo in fase di aspirazione.
Scopri di più: Motori a 4 tempi
Ciclo Otto a due tempi
Nel caso di motori a due tempi, il cambio di gas è guidato dal pistone e non dalle valvole. Quando il pistone si muove, varia le condizioni di compressione nel basamento e nel cilindro per completare il ciclo.
- Compressione e aspirazione: Un pistone in salita comprime la miscela aria/olio combustibile nel cilindro. Contemporaneamente viene creata una depressione nel basamento e, a fine corsa del pistone, viene rilasciata una luce di aspirazione che riempirà il basamento con la miscela di carburante.
- Esplosione e rilascio di gas: Una scintilla della candela accende la miscela compressa e crea un’esplosione che spinge con forza il pistone verso il basso. All’interno del carter, la miscela di carburante viene precompressa dall’azione del pistone verso il basso. Ad un certo punto, il pistone rilascia la luce o canale di scarico nel cilindro e fa uscire i gas risultanti dal cilindro, oltre la luce di carica (quella che collega il basamento al cilindro). In questo modo la miscela precompressa riempie la bombola e rilascia i gas rimanenti, lasciando tutto pronto per un nuovo ciclo. Questo tipo di motore viene utilizzato principalmente nei motori di piccola cilindrata, in quanto è più economico e più facile da costruire.
Scopri di più: Motori a 2 tempi
Rendimento dei motori a ciclo Otto
Le prestazioni o l’efficienza termica di un motore a ciclo Otto dipenderanno dal rapporto di compressione che ha.. Come già accennato, questo è determinato dal rapporto tra il volume massimo e minimo contenuto nella camera di combustione. Il rapporto può essere compreso tra 8 a 1 e persino 10 a 1 in quasi tutti i moderni motori Otto.
Il rendimento medio di un motore a ciclo Otto a quattro tempi è compreso tra il 25 e il 30%, inferiore a quello raggiunto da un motore diesel (fino al 45%). Questo accade perché ha un rapporto di compressione più alto e, quindi, c’è una minore perdita di energia.
Rapporto aria/carburante nei motori a ciclo Otto
Il rapporto tra aria e carburante in un motore a ciclo Otto deve essere il più uniforme possibile, entro margini di variazione molto ristretti. Il rapporto è noto come fattore lambda e va da 14 a 15 parti di aria per ogni parte di benzina, entrambe in peso. La miscela stechiometrica sarebbe 14,7:1.
controllo coppia motore
Il coppia In un motore a ciclo Otto, ciò si ottiene controllando la quantità di miscela carburata che passa al motore attraverso l’acceleratore. In questo modo, il conducente adatta la coppia del motore al carico del motore.
Le prestazioni o l’efficienza degli attuali motori Otto sono limitate da diversi fattori. Tra questi, la perdita di riempimento nella fase di rinnovo del carico energetico per attrito e raffreddamento.
