Menu

Cambra de combustió
Motor tèrmic de cilco Otto

Diferència entre els cicles Otto real i teòric

Diferència entre els cicles Otto real i teòric

Entre el cicle Otto real i l'Otto teòric corresponent ha diferències substancials. Algunes d'aquestes diferències es poden observar en comparar el diagrama del cicle real amb el diagrama del cicle teòric. Les altres diferències que anem a analitzar es refereixen a les diferències entre els valors de temperatures i pressions dels dos cicles del motor Otto.

Diferències en la forma del diagrama

La diferència de forma del diagrama entre un cicle Otto real i un cicle Otto teòric consisteix en un perfil diferent a les corbes d'expansió i compressió, en la substitució dels traços rectilinis d'introducció i sostracció de la calor per traços corbs i el redondeamiento de els angles agut. Les causes d'aquestes diferències es fonamenten en les següents raons:

  • Pèrdues de calor
  • Combustió no instantània
  • Temps d'obertura de la vàlvula d'escapament

Pèrdues de calor

En el cicle teòric les pèrdua de calor es consideren nul·les. D'altra banda, en el cicle Otto real, les pèrdues de calor són bastant sensibles.

Una de les característiques del motor tèrmic és que el cilindo està refrigerat per assegurar un bon funcionameinto del pistó. L'inconvenient de mantenir el cilindre refrigerat és que una certa part de calor del fluid es transmet a les parets.

Les línies de compressió i expansió no són, per tant, adibaticas, sinó politropicas, amb exponent n, diferent de k. Com el fluid experimenta una pèrdua d'energia calorífica es té evidentment: per a l'expansió, n> k, i per a la compressió.

Combustió no instantània

En el cicle teòric, se suposa que la combustió es realitza a volum constant; és, per tant, instantània. En el cicle Otto real, per contra, la combustió dura un cert temps. Si l'encesa tingués lloc justament en el PMS, la combustió ocorreria mentre el pistó s'allunya d'aquest punt, i el valor de la pressió seriosa inferior al previst, amb la corresponent pèrdua de treball útil.

Per això cal anticipar l'encesa de la gasolina de manera que la combustió pugui tenir lloc, en la seva major part, quan el pistó es troba en la proximitat del PMS Això produeix un redondeamiento de la línia teòrica 2-3 d'introducció d'energia tèrmica (calor). Aquest rendondeo de la corba implica una pèrdua de treball útil representada per l'àrea B. Però aquesta pèrdua de treball resulta de quantia bastant menor de la que s'hauria sense avançar l'encesa.

 

Temps d'obertura a la vàlvula d'escapament

En el cicle Otto teòric també se suposa que la sostracció de calor passava instantàniament en el PMI En el cicle Otto real la sostracció de calor té lloc en un temps al fet que una part dels gasos surtin del cilindre abans que el pistó arribi al PMI de manera que la seva pressió baixi a prop del valor de la pressió exterior al començament de la carrera d'expulsió.

Aquest fet provoca una pèrdua de treball útil representada per l'area C, pèrdua que és, però, menor que la que s'hauria sense l'avançament de l'obertura de la vàlvula d'escapament.

 

Diferències en els valors de pressió i temperatura

Les causes de les diferències en els valors de la pressió i temperatura màxima entre el cicle Otto real i el cicle Otto teòric són les següents:

  • Augment de les calors específiques del fluid amb la temperatura
  • Dissociació en la combustió

Augment de les calors específiques del fluid amb la temperatura

Com ja sabem, tant la calor específic a pressió constant cp com el corresponent a volum constant cv, d'un gas real, creixen amb la temperatura, però de tal manera que la seva diferència és constant, és a dir, cp - cv = AR; per tant, en augmentar la temperatura dismunuye el valor de la relació k = cp / cv. De la qual cosa s'infereix que els valors de la pressió i la temperatura màximes resulten sempre inferiors a les que s'aconseguirien en el cas en què les calors específiques van romandre constants en variar la temperatura.

Aquest fet es pren en consideració també en traçar el cicle teòric de l'aire; però, en el cas real, els productes de la combustió tenen calors específiques majors que l'aire, i, per tant, els valors de la pressió i de la temperatura màxima són, en el cicle real, inferiors als corresponents al cicle teòric. Per aquesta raó, la superfície i el rendiment tèrmic resulten disminuïts.

Dissociació en la combustió

Els productes de la combustió són essencialment CO2 i H2O, a més d'altres compostos, com ara CO, H2 i O2. La dissociació d'aquests productes és una reacció que es porta a terme amb l'absorció d'energia calorífica, la temperatura màxima assolible és menor i es perd una certa quantitat de treball. Però com que la temperatura disminueix durant l'expansió, es produeix un retrocés en la reacció de dissociació. En conseqüència, sobrevé en aquesta fase una parcial reassociació amb desenvolupament de calor. Descendeix el valor de l'exponent de la politropica d'expansió -el qual hauria de ser maig que k per les pèrdues de calor a través de les parets del cilindre- i s'aproxima al de la politropica de compressió; per això, s'aconsegueix una parcial recuperació de la feina abans perdut.

El cicle real del motor Otto presenta, per últim, una altra diferència important al comparar-lo amb el cicle Otto teòric; durant la carrera d'aspiració, la pressió en el cilindre és inferior a la que es té durant la carrera d'escapament. Llevat de casos particulars, en el decurs de l'aspiració, la pressió és inferior a la pressió atmosfèrica, mentre que durant la fuita és superior. Es crea, per tant, en el diagrama indicat una superfície negativa (D, a la figura), que correspon al treball perdut.

L'esforç realitzat pel motor Otto per efectuar l'aspiració i la fuita es diu treball de bombament i aquesta, en general, comprès en el treball perdut per fregaments.

valoración: 2.2 - votos 13

Última revisió: 26 de abril de 2018