SadrajUvod 21.Povijest 31.1 Nicolaus August Otto 32. Osnovni dijelovi etverotaktnog benzinskog motora 43. Nain rada etverotaktnog benzinskog motora 73.1 Procesi 7 3.2 Prvi takt 7 3.3 Drugi takt 83.4 Trei takt 93.5 etvrti takt 93.6 Teoretski Otto proces 114. Analiza ciklusa 134.1 Jednabe 134.2 Snaga 184.3 Poveana snaga i uinkovitost 195. Prednosti i mane etverotaktnog benzinskog motora 205.1 Konstrukcijska razlika od dvotaktnog motora 205.2 Upotreba etverotaktnog benzinskog motora 20Zakljuak 21Literatura 22

Uvodetverotaktni motor s unutranjim izgaranjem je motor koji radi svoj radni ciklus u etiri takta, zato ga i zovemo etverotaktni.Motor se sastoji iz dva osnovna dijela. To su blok motora i glava motora.U bloku su (od osnovnih dijelova), ako krenemo s donje strane redom: koljenasto vratilo (radilica), klipnjae, cilindri s klipovima. Osnovni nain rada je da sila koja djeluje na elo klipa potiskuje klip prema dolje (koji se u cilindru kree pravocrtno gore-dolje), klip preko klipnjae tu silu prenosi na koljenasto vratilo, koje svojim oblikom pretvara pravocrtno gibanje klipa u kruno gibanje. Ovo vai i za etvrotaktne i za dvotaktne motore.

Klip svojim gibanjem gore-dolje opisuje takozvane taktove za svako pomicanje klipa prema dolje ili prema gore opie jedan takt. etiri takta motora su:1.TAKT- usisavanje zraka2.TAKT- kompresija i paljenje3.TAKT- izgaranje i ekspanzija (radni takt)4.TAKT- ispuh i istiskivanje plinova Drugi dio motora je glava cilindara. U njoj se nalaze usisni i ispuni kanali kojima plinovi ulaze i izlaze iz cilindara, ventili koji doputaju ili sprjeavaju prolazak plinova.Jo jedan dio vaan za rad motora je bregasto vratilo. Njega sam namjerno ostavio po strani jer zbog izvedbe motora bregasto vratilo moe biti u bloku motora ili u glavi, a u nekim verzijama i iznad glave motora, ali to moe biti posebna tema, pa u objasniti samo osnovno. Bregasto vratilo svojim bregovima djeluje na ventile tako da ih pomjera i time otvara put plinovima. Kako djeluje obradit emo kasnije.

1.Povijest1.1 Nicolaus August OttoNicolaus Otto roen je 14. lipnja 1832 u Holzhausen, Njemaka. Ottov prvi posao je bio kao trgovaki putnik koji prodaje aj, kavu i eer. U svojim putovanjima je susreo motor s unutarnjim izgaranjem koji je izgradio u Parizu belgijski emigrant Jean Lenoir. Godine 1860. Lenoir je uspio u stvaranju dvostrukog djelovanja motora koji je radio na rasvjetnom plinu na 4% uinkovitosti. 18-litarski Lenoir Motor je bio u stanju proizvesti samo 2kW. U ispitivanju replike Lenoir motora 1861. Otto je postao svjestan uinka kompresije na potronju goriva. Godine 1862. Otto je pokuao proizvesti motor koji e poboljati slabu uinkovitost i pouzdanost Lenoir motora. On je pokuao stvoriti motor koji e stisnuti mjeavinu goriva prije paljenja, ali je doivio neuspjeh jer taj bi motor radio nekoliko minuta prije njegovog unitenja. Mnogi inenjeri su takoer pokuavali rijeiti problem ali bez uspjeha. Nakon susreta s Eugenom Langenom, tehniarom i vlasnikom tvornice eera, Otto je napustio svoj posao, a 1864. godine, dvojac je zapoeo prvu svjetsku proizvodnju motora u tvrtki NA Otto & Cie (sada DEUTZ AG, Kln[footnoteRef:1]). Godine 1867., par je dobio zlatnu medalju na Svjetskoj izlobi u Parizu za njihov atmosferski motor koji je izgraen godinu dana ranije. U svibnju 1876., Nicolaus Otto je izgradio prvi praktini etverotaktni klipni motor s unutarnjim izgaranjem. Otto i Langen su uspjeli ostvariti prvi motor s unutarnjim izgaranjem koji komprimira mjeavinu goriva prije izgaranja za daleko veu uinkovitost od bilo kojeg motora stvorenog za to vrijeme. On je nastavio razvijati svoj etverotaktni motor, i nakon 1876. i on smatra njegov rad zavrenim nakon izuma prvog sustava magnetnog paljenja za niskonaponske motore 1884. Ottov patent je okrenut 1886. u korist patenta Alphonse de Beau Roaches i za njegov etverotaktni motor. Meutim, Otto je izgradio radni stroj, a Roachesov dizajn je ostao na papiru. Nicolaus Otto je umro u 59 godini, 26. sijenja 1891., u Klnu. [1: Automobilska tvrtka]

Slika 1. Otto/Langen atmosferski motor 1867.

2. Osnovni dijelovi etverotaktnog benzinskog motoraOsnovni dijelovi etverotaktnog benzinskog motora ovise o njegovoj izvedbi i veliini. Osnovni dijelovi motora mogu biti (ili jesu): temeljna ploa, bregasta osovina, svjeica, ispuni i usisni ventil, ispuni i usisni kanal, karike, klip, klipnjaa, radilica, blok motora, glava motora, zamanjak i karter.Bregasta osovina je osovina koja svojim brijegovima pomae otvaranju usisnih, odnosno ispunih ventila. Ono je spojeno s koljenastom osovinom zbog tonog otvaranja i zatvaranja pojedinih ventila, da se ne dogodi udaranje klipa u ventile. Moe biti povezano na koljenastu osovinu na etiri naina: 1. zupastim remenom i zupastim remenicama, 2. lancem i lananikom, 3. kosom osovinom i 4. zupanicima.Kod benzinskih motora, za razliku od dizelskih se koristi svjeica. Svjeica je mali elektrini ureaj, koji visoki napon s magneta pretvara u iskru na njenom vrhu, za paljenje gorive smjese u cilindru motora. Vrijeme paljenja iskre se dogaa na kraju takta sabijanja uslijed ega dolazi do procesa sagorijevanja gorive smjese ime otpoinje radni takt sagorijevanje. Meu prvim izumiteljima koji su patentirali svjeicu bili suNikola Tesla,Richard SimmsiRobert Bosch.Karl Benzje takoer znaajno pridonio njezinom razvoju.Ventili su najee smjeteni u glavi cilindra, tj. na vrhu cilindra. Najea je izvedba od po dva ventila po cilindru, kod veine etverotaktnih motora, dakle jedan usisni i jedan ispuni. U novijih vozila benzinskog motora pojavljuje se izvedba od etiri ventila po cilindru: dva usisna i dva ispuna. Rijetko se pojavljuje i izvedba s tri ventila po cilindru. Kod takve izvedbe jedan je usisni ventil, a dva su ispuna. Ventili su pogonjeni bregastim vratilom koje je zupastim remenom spojeno na koljenasto vratilo motora. Bregasto vratilo mora biti usklaeno s koljenastim vratilom zbog vremena otvaranja i zatvaranja ventila da klip ne udari o ventile dok se giba u cilindru.Stap (klip) je dio motora koji osloboenu energiju ekspanzije prenosi na klipnjau i koljenastu osovinu kod manjih motora, dok kod brodskih motora stap energiju prenosi na stapajicu koja je krinom glavom spojena na klipnjau, a ona je spojena na koljenastu osovinu.Klipnjaa je spojni element izmeu klipa i koljenaste osovine kod malih motora, odnosno izmeu krine glave motora i koljenaste osovine kod velikih brodskih motora. Klipnjaa svojim gibanjem sudjeluje u pretvorbi pravocrtnog gibanja klipa u okretno gibanje radilice. Izrauju se kovanjem ili lijevanjem.Koljenasto vratilo ili radilica slui da pravocrtno gibanje klipa pretvori u rotirajue gibanje na izlazu iz motora, te da energiju koju je klip predao klipnjai, a potom klipnjaa koljenastom vratilu, prenese na izlaznu osovinu. Ona tu energiju predaje dalje, nakotaekod vozila, odnosno na osovinubrodskog vijka, na osovinu vlaka. Koljenasto vratilo sastoji se od niza koljena po kojima je dobilo ime. Koljena lee na temeljnim leajevima, a sredina koljena je spojena na letei leaj. Blokmotoraje dio motora koji se protee od temeljne ploe do glave motora. U njemu se nalaze cilindri motora, odnosno provrti u koje e biti smjetene kouljice. Jednostavno reeno, blok motora je nepomina ljutura u koju e se ugraditi pokretni dijelovi motora. Pored provrta za kouljice, u njemu se nalaze i provrti za hlaenje motora kojima cirkulira rashladno sredstvo. Blok motora kodautomobilanajee se izrauje od lakelegurezbog smanjenja cjelokupne mase automobila. Blokovi velikih motora (kao to su brodski) izrauju se lijevanjem odeljeza.Zamanjak je vrsto uvren na kraju koljenastog vratila i okree se s njim. Tanjur spojke je nataknut na vratilo spojke i okree se zajedno s njim. Na kraju vratila su uzduni ljebovi u kojima se tanjur spojke moe pomicati prema zamanjaku kada ga pritisne potisna ploa. Kada voza pritiskom na papuicu spojke smanji pritisak potisne ploe na tanjur spojke, koljenasto vratilo (sa zamanjakom) i vratilo spojke okreu se svako za sebe, a kad voza oslobodi papuicu, ukljui spojku, okreu se zajedno. Postoje tri klipna prstena (karike), od kojih su dva kompresijska, a jedan uljni. Kompresijski prstenovi zadueni su za brtvljenje izmeu klipa i stijenke cilindra, dok uljni prsten ima zadatak ostaviti tanki sloj ulja na stijenkama cilindra dok se klip giba prema DMT. Zato se u sredini ovog klipnog prstena nalazi dovod ulja. Klipni prstenovi izloeni su velikom troenju te su posebno obraeni kako bi im se poveala otpornost. U pravilu su napravljeni od elika, a radi vee izdrljivosti mogu biti oslojeni kromom, posebnim keramikim materijalom itd.Karterom zatvaramo motor sa donje strane i to mu je uglavnom svrha. U njega se slijeva sve ulje nakon protoka kroz elemente motora koje podmazuje. U njemu mjerimo koliinu ulja u motoru. Na samom dnu kartera, smjeten je usisni element uljne pumpe, koja je povezana sa jednim od okretljivih dijelova motora, usisava ulje iz kartera i pod pritiskom ga razvodi unutar motora, za to predvienim kanalima.Temeljna ploa je donji dio motora na kojem poiva cijeli motor, odnosno ona je temelj cijelog motora. Na nju se smjetaju temeljni leajevi, te koljenasto vratilo, a takoer, na nju se uvruje blok motora. Temeljna ploa je uvrena na posteljicu ili leite motora temeljnim vijcima. Donja strana temeljne ploe zavrava se karterom, koja slui kao spremite za ulje za podmazivanje kod manjih motora, a kod veih motora kada slui za sakupljanje i odvoenje ulja u poseban za to predvien tank.Glava motoraje na donjoj strani sasvim ravna, da bi tono mogla nalei na gornju stranu bloka. Obino je izmeu tih dviju povrina brtvilo glave, a ponekad se nepropusno prilijeganje postie bez brtvila. U tom sluaju se bjeanje vode iz sistema za hlaenje sprjeava gumenim brtvilima. Ve i najmanja savijenost glave motora moe uzrokovati nedovoljnu zabrtvljenost, uslijed ega iz motora izlaze plinovi i voda za hlaenje. Glava se, na primjer, moe saviti ako u motoru nema dovoljno vode za hlaenje. Vrui plinovi vrlo jako zagriju prostor za izgaranje i ispune otvore, koji stoga moraju biti posebno dobro hlaeni. Dok usisni razvodnik moe biti od aluminija, ispuni kolektor se izrauje od lijevanog eljeza otpornog na toplinu ili elika.

3. Nain rada etverotaktnog benzinskog motora3.1. ProcesiSustav se definira da se masa zraka koja se crpi iz atmosfere u cilindar, komprimirana klipom, grije na iskri paljenja dodanog goriva, doputenom proiriti pritisak na klipu, i na kraju isputena natrag u atmosferu. Masa zraka je slijeena kao svoj volumen, tlak i promjene temperature tijekom razliitih termodinamikih koraka. Kao to se klip moe pomicati uzdu cilindra, i volumen zraka se mijenja s poloajem cilindra. Procesi kompresije i ekspanzije koji induciraju plin i kretanje klipa su idealizirani kao reverzibilni, to jest da se koriteni rad izgubi kroz turbulencije ili trenja i da se toplina ne prenese iz plina. Energija se dodaje zraku izgaranjem goriva. Koristan rad se izlui irenjem plina u cilindar. Nakon dovretka ekspanzije u cilindru, preostala toplina se izlui i konano se plin isputa u okoli. Koristan mehaniki rad se dobije tijekom procesa ekspanzije i neto od toga se koristi za kompresiju zraka mase sljedeeg ciklusa. Alternativno, korisni rad dobije se razlikom izmeu dodane topline i uklonjene topline.3.2. Prvi taktProces 0-1 faza usisa Masa zraka (radni fluid) uvlai se u cilindar, 0-1, pri atmosferskom tlaku (konstantan pritisak) kroz otvoreni usisni ventil, dok je ispuni ventil zatvoren tijekom tog procesa. Usisni ventil zatvara se u toki 1.Slika 2. Poetna pozicijaSlika 3. Usisna faza3.3. Drugi taktProces 1-2 faza kompresije Klip se kree iz donje mrtve toke (DMT) i maksimalnog volumena do gornje mrtve toke (GMT) i minimalnog volumena, kao radni plin s poetnim stanjem 1 koji se komprimira izotropino[footnoteRef:2] do toke 2 kroz omjer kompresije (V1/V2). Mehaniki, ta izotropska kompresija smjese zrak/gorivo pomijeana u cilindar, takoer je poznata kao kompresivni takt. Taj izotropski proces podrazumijeva da nema mehanike energije izgubljene zbog trenja i da se toplina ne prenosi od plina, dakle proces je reverzibilan. Kompresivni postupak zahtijeva da se mehaniki rad doda radnom plinu. Openito omjer kompresije je oko 9-10: 1 (V1: V2) za tipian motor. [2: Tijelo kod kojih se svjetlost, toplina i elektricitet rasprostiru na sve strane jednakom brzinom]

3.4. Trei takt Proces 2-3 faza paljenjaKlip je trenutno u mirovanju na GMT. U ovom trenutku, koji je poznat kao faza ekspanzije, smjesa zrak/gorivo ostaje u maloj koliini na vrhu takta kompresije. Toplina se dovodi u radni fluid izgaranjem ubrizganog goriva, uz volumen koji u osnovi ostaje nepromijenjen. Tlak naraste i omjer (P3/P2) se zove "Odnos eksplozije".

Slika 4. Kompresivna fazaSlika 5. Paljenje goriva3.5. etvrti taktProces 3-4 faza ekspanzijePoveani visoki pritisak vri silu na klip i gura prema DMT. Proirenje radnog fluida odvija se izotropino i rad se obavlja od strane sustava na klipu. Omjer volumena V4/V3 naziva se "izotropski omjer ekspanzije". (Za Otto ciklus je isti omjer kompresije V1/V2). Mehaniki to je irenje vrue smjese plinova u cilindru poznat kao ekspanzivni takt.

Proces 4-1 idealizirana toplina za izbacivanje Klip je trenutno u mirovanju u DMT. Tlak radnog plina padne odmah iz toke 4 do toke 1 tijekom procesa konstantnog volumena kao topline, uklonjen s idealiziranim vanjskim tlakom koji je doveden u kontakt s glavom cilindra. Plin se vratio u stanje 1.Proces 1-0 ispuna faza Ispuni ventil otvara se na mjestu 1. Klip se seli iz DMT (toke 1) do GMT (toka 0) s ispunim ventilom otvorenim, smjese plinova isputenim u atmosferu, i proces poinje ispoetka.

Slika 6. Faza ekspanzijeSlika 7. Faza ispuha

3.6. Teoretski Otto proces

Slika 8. Teoretski dijagram Otto procesaNa dijagramu je prikazan idealni p -V dijagram Otto procesa. U toci 1 na dijagramu (klip u DMT) smjesa goriva i zraka se ubacuje u cilindar i tada poinje kompresija, gibanje klipa prema GMT. Smjesa se komprimira, raste joj tlak i temperatura, a smanjuje se volumen. Ovaj proces traje sve do GMT i toke 2 kada svjeica baca iskru i pali smjesu. Smjesa trenutno izgara poveavajui tlak i temperaturu u cilindru, pri konstantnom volumenu, sve do toke 3 kada je zavrilo izgaranje i kada klip zapoinje svoje gibanje ka DMT u procesu ekspanzije. Ekspanzija traje do toke 4 kada klip stie u DMT. Tada nastupa ispuh, tlak i temperatura u cilindru padaju sve do toke 1. U toci 1 zapoinje izmjena medija koja traje od 1 preko 1' te natrag do 1, kada poinje novi ciklus.Tijekom teoretskog procesa izgaranje i izmjena medija se dogaa trenutano u mrtvim tokama, a kompletan proces je zamiljen bez izmjene topline s okolinom, tj. adijabatski.No u praksi nije tako, jer zapaljenje smjese goriva se ne dogodi tono kad klip doe u GMT nego ak malo i prije, tzv. predpaljenje. Ovo se radi zato to smjesa goriva i zraka se ne zapali idealno nego izgara u slojevima, poevi od malih slojeva pri svjeici te se iri kako traje izgaranje. Da bi se dobio to bolji uinak izgaranja, gorivo se zapali prije dolaska klipa u GMT da mali slojevi izgore i kad je klip u GMT poinje se odvijati izgaranje u veim slojevima koji su iskoristivi i djeluju na elo klipa.

Kratki opis dijagrama1 - Poetak kompresije obujam jednak volumenu cilindra)1-2 - Adijabatska kompresija2 - Paljenje smjese svjeicom2-3 - Izgaranje po izohori (obujam jednak volumenu kompresije)3 - Kraj izgaranja, poetak ekspanzije3-4 - Adijabatska ekspanzija4 - Kraj ekspanzije, poetak ispuha4-1 - Izohorni ispuh1-1'-1- Izmjena medija u cilindru

Slika 9. Stvarni dijagram Otto procesaToke predstavljaju:Oznake na dijagramu su:1-otvaranje usisnog ventilaPa-atmosferski tlak2-zatvaranje ispunog ventilaPk-tlak kompresije3-zatvaranje usisnog ventilaPmax-najvei tlak u cilindru4-poetak izgaranjaQ-dovoenje energije5-kraj izgaranjaVc-volumen cilindra6-otvaranje ispunog ventilaVk-volumen kompresije

4. Analiza ciklusa4.1 JednabeU procesima 1-2 klip radi na plin i na procesu 3-4 plin radi na klipu tijekom te izotropske kompresije i ekspanzije procesa. Procesi 2-3 i 4-1 su izovolumetrini procesi; prijenos topline se dogaa, ali nikakav se rad obavlja na sustavu ili izvaen iz sustava. Nikakav rad je uraen tijekom izovolumetrinog (konstantni volumen) procesa, jer dodavanjem ili uklanjanjem rada iz sustava, jer to zahtijeva kretanje granica sustava; dakle, kao to se volumen cilindra ne mijenja, nikakav mehaniki rad je dodan ili uklonjen iz sustava.etiri razliite jednadbe koriste se za opisivanje tih etiri procesa. Pojednostavljenje donosi pretpostavljive promjene kinetike i potencijalne energije koje se odvijaju u sustavu (masa plina) i mogu se zanemariti, a zatim primjenom prvog zakona termodinamike (ouvanje energije) masi plina jer se mijenja stanje koje je okarakterizirano temperaturom plina, tlaka, volumena. Tijekom cijelog ciklusa, plin se vraa u prvobitno stanje temperature, tlaka i volumena, a time i iste unutranje promjene energija sustava (plina) je nula. Kao rezultat toga, energije (topline ili rada) se dodaju u sustav koji mora biti ublaen energijom (topline ili rada) koji izlazi iz sustava. Kretanje energije u sustav kao topline ili rad e biti negativan.E = Eulazna + Eizlazna = 0 (1)Gore se navodi da se sustav (masa plina) vraa na izvornom termodinamikom stanju u kojem je bio na poetku ciklusa. Gdje Eulazna je dodana u sustavu energije iz 1-2-3 a Eizlazna je uklonjena iz 3-4-1. U pogledu rada i topline se dodaju u sustav.W1-2 + Q2-3 + W3-4 +Q4-1 = 0 (1)Svaki termin jednadbe moe se izraziti u terminu unutarnje energije plina u svakoj toki u procesu:

Energija balansa jednabe 1b postaje:W1-2+Q2-3+W3-4+Q4-1=(U1-U2)+(U2-U3)+(U3-U4)+(U4-U1)=0

Ako su internim energijama dodijeljene vrijednosti za toke 1, 2, 3 i 4 od 1, 5, 9, odnosno 4 (ove vrijednosti su proizvoljne, ali se racionalno biraju radi ilustracije), uvjeti rada i topline mogu se izraunati. Energija se dodaje u sustav kao rad tijekom kompresije od 1 do 2: (U1-U2) = (1-5) = -4Energija se dodaje u sustav kao toplina iz toke 2 do 3: (U2-U3) = (5-9) = -4Energija se uklanja iz sustava kao rad tijekom ekspanzije od 3 do 4: (U3-U4) = (9-4) = 5Energija se uklanja iz sustava kao toplina iz toke 4 do 1: (U4-U1) = (4-1) = 3Energija balansa je: -4-4+5+3=0Primijetite da je energija dodana u sustav negativna i energija koja naputa sustav je pozitivna i zbrajanje je nula, kao to se oekivalo. Iz energetskog balansa istog rada izvan sustava je:Rad=W1-2 + W3-4 = (U1-U2) + ( U3-U4) = -4 +5 = 1Iz iste topline izvan sustava je:Toplina = Q2-3 + Q4-1 = (U2-U3) + (U4-U1) = -4 + 3 = -1Kako je energija dodana u sustav negativna, od gore ini se kao da je sustav dobio jednu jedinicu topline. Ali mi znamo da se sustav vratio u prvobitno stanje stoga ukupno dodana toplinska energija u sustavu je toplinska energija koja se pretvara u isti rad izvan sustava i da odgovara izraunatoj vrijednosti rada iz sustava. Toplinska uinkovitost je kvocijent istog rada dovoenja topline u sustav. Napomena: Dodana toplina je dodijeljena pozitivnoj vrijednosti kao i negativnoj vrijednosti uinkovitosti su besmislene. (2)

Alternativno, toplinska uinkovitost moe biti izvedena iskljuivo s toplinom dovedenom i toplinom odvedenom. Snabdijevanje s fiktivnim vrijednostima:

U Otto ciklusu nema prijenosa topline za vrijeme postupaka 1-2 i 3-4, zato to su procesi izotropski. Toplina se isporuuje samo tijekom konstantnog volumenskog procesa 2-3 i toplina se odbacuje samo tijekom konstantnog volumenskog procesa 4-1. Navedene vrijednosti su apsolutne vrijednosti koje bi, primjerice, imale jedinice dula (pod pretpostavkom da MKS[footnoteRef:3] sustav je jedinica koja se koristi) i da e biti od koristi za odreeni motor s odreenim dimenzijama. U istraivanju termodinamikih sustava opsene koliine kao to su energija, volumen, ili entropije (intenzivne koliine temperature i tlaka) su mjesto na masovnoj razini jedinica, a tako su izraunati, inei ih vie opim te stoga i vie openito koristiti. Dakle, svaki pojam koji ukljuuje veliku koliinu e biti podijeljena u masu, dajui uvjete jedinici J/kg (specifine energije), m3/kg (specifini volumen), ili J/kgK (specifina entropija, toplinski kapacitet) itd. [3: Metar-kilogram-sekunde]

Jednadba 1. moe se odnositi na odreenu toplinsku jednadbu stalnog volumena. Specifine topline su osobito korisne za termodinamike proraune ukljuujui idealni model plina. Prerasporediti prinose:Umetanje jednabe specifine topline u jednabu toplinske uinkovitosti prinosa. Nakon preureenja:

Zatim, uz napomenu iz dijagrama T4/T1=T3/T2 (vidjeti izotropske odnose za idealni plin), tako da se oba mogu izostaviti. Jednaba se tada svodi na:

Kako Ottov ciklus koristi izotropske procese tijekom kompresije (proces 1-2) i ekspanzije (procesi 2-4), izotropska jednaba idealnog plina i odnosi konstantnog tlaka/volumena mogu se koristiti za dobivanje jednabe 3 i 4. (3) (4)gdje je a je specifini omjer topline.

Izvod iz prethodne jednabe pronaen rjeavanjem tih etiriju jednabi redom (gdje je R konstanta specifinog plina):

Daljnim pojednostavljenjem jednabe 4, gdje je r omjer kompresije (V1/V2)(5)

Preokretanjem jednabe 4 i ubacivanjem u jednabu 2 konana toplinska uinkovitost moe se izraziti kao: (6)

Od analize jednadbe 6 vidljivo je da uinkovitost Otto ciklusa ovisi izravno o omjeru kompresije r. Budui da je gama zraka 1.4, porast r e proizvesti poveanje u [footnoteRef:4]. Meutim, gama za proizvode izgaranja zrak/gorivo smjese se esto uzima oko 1.3. Prethodna rasprava podrazumijeva da je uinkovitije da imaju visoki omjer kompresije. Standardni omjer je oko 10:1 za tipine automobile. Obino se to ne poveava toliko zbog mogunosti samozapaljenja, ili "udarca", koji se stavlja na gornju granicu omjera kompresije. Tijekom procesa kompresije 1-2 temperatura raste, stoga poveanje u omjeru kompresije uzrokuje porast temperature. Samozapaljenje se javlja kada temperatura smjese gorivo/zrak postane previsoka prije nego to se zapali plamen. Kompresivni takt je namijenjen za kompresiju proizvoda prije nego plamen zapali smjesu. Ako se omjer kompresije poveava, smjesa se moe automatski aktivirati prije nego se takt kompresije zavri, to dovodi do "kucanja motora". To moe otetiti dijelove motora i smanjiti konjsku snagu motora. [4: Grko slovo eta]

4.2. SnagaSnaga proizvodena iz Otto ciklusa je energija razvijena po jedinici vremena. Otto motori su nazvani etverotaktnim motorima. Usisni takt i kompresivni takt zahtijevaju jednu rotaciju radilice motora. Ekspanzivni takt i ispuni takt zahtijevaju drugu rotaciju. Za dvije rotacije postoji takt stvaranja rada.Iz gornje analize ciklusa, isti rad izvan sustava bio bi:Rad=W1-2+W3-4=(U1-U2)+(U3-U4)= -4+5=1Ako su jedinice koritene u MKS sustavu, ciklus bi proizveo 1 dul energije u obliku rada. Za motor od odreenog pomaka, kao jedne litre, masa plina u sustavu moe se izraunati uz pretpostavku da motor radi na standardnoj temperaturi (20 C) i tlaka (101 325 Pa). Koristei Zakon o univerzalnom plinu, masa jedne litre plina na sobnoj temperaturi i morske razine tlaka: V=0.001 m3, R=0.286 kJ/(kg K), T=293 K, P=101.3 kN/m2M=0.00121 kgPri brzini motora od 2000 obrtaja je 1000 radnih pokreta u minuti ili 16.7 radnih pokreta u sekundi. Snaga je 16.7 puta jaa jer je 16.7 radnih pokreta u sekundi: Ako je motor multi-cilindarski, rezultat e biti pomnoen s tim faktorom. Ako je svaki cilindar razliitog litarskog pomaka, rezultati e biti pomnoeni s tim faktorom. Ovi rezultati su produkti vrijednosti unutarnje energije koje su preuzete za etiri stanja sustava na kraju svakog takta (dvije rotacije). Odabrani su samo radi ilustracije, i oito niske vrijednosti. Zamjenom stvarne vrijednosti iz stvarnog motora bi proizvela rezultate blie onom motoru. iji rezultati budu vei od stvarnog motora kao to postoje mnoge pojednostavljenje pretpostavke napravljene u analizi koji gledaju neuinkovitost. Takvi rezultati e precijeniti izlazne snage.

4.3 Poveana snaga i uinkovitostRazlika izmeu ispunih i usisnih tlakova i temperatura ukazuju na poveanje uinkovitosti koje se moe dobiti uklanjanjem iz ispunog protoka nekog dijela preostale energije i prenesen do ispunog dotoka da povea usisni tlak. Plinske turbine mogu izvui korisni rad energije iz struje ispunih plinova i da se onda moe koristiti za tlaenje usisnog zraka. Pritisak i temperatura iscrpljujuim plinovima e se smanjiti jer e proiriti kroz plinsku turbinu i rad se zatim nanosi na usisni tok plina, poveavajui tlak i temperaturu. Prijenos energije dovodi do poboljanja uinkovitosti i rezultira gustou snage motora koja je takoer poboljana. Dovod zraka obino se ohladi kako bi smanjio svoj volumen kao rad proizveden po taktu je izravna funkcija iznosa mase uzeta u cilindar; gui zrak e proizvesti vie rada po ciklusu. Praktino govorei, usisna masa zraka temperature takoer se mora smanjiti kako bi se sprijeilo prerano paljenje benzina potaknuto u motoru; Dakle, inter-cooler [footnoteRef:5]se koristi za uklanjanje energiju kao topline i tako smanjuje temperaturu usisnog. Takav sustav poveava uinkovitost i gustou motora. Primjena kompresora potaknut radilicom poveava izlaznu snagu (gustoa snage), ali ne poveava uinkovitost jer koristi neki isti rad u produkciji motora za tlaenje usisnog zraka i ne izdvaja se, inae izgubi energiju povezanu s protokom ispuha na visokoj temperaturi, i tlaka u ambijentu. [5: Meu-hladnjak]

5. Prednosti i mane etverotaktnog benzinskog motoraPrednost benzinskog motora je u tome to je jeftiniji od dizelskog motora. Proizvodi manje buke i vibracije nego dizelski motor. Nema otpadnih produkata i runog pranjenja. Ekonominiji su u radu, proizvode manju emisiju tetnih plinova, i vozila imaju dobro koenje s ovim motorom. Benzinsko gorivo je jeftinije od dizelskog.Mane benzinskog motora su manja kilometraa, i vea potronja goriva u odnosu na dizelski motor. Opskrba benzina se smanjuje i u budunosti biti e problema s potranjom. Visoki trokovi odravanja za benzinske motore, manja izdrljivost i snaga (do 150.000 km). Proizvode visoke koliine ugljika kroz dim.5.1. Konstrukcijska razlika od dvotaktnog motoraetverotaktni motor ima dva okretaja koljeniaste osovine tijekom svog radnog ciklusa. To znai da mu se tijekom dva kruga koljeniaste osovine samo jednom otvore ventili i samo jednom se utrca gorivo (baci iskra). Time je odreena brzina okretanja bregaste osovine (ukoliko je ima, jer novi motori nemaju bregastu osovinu), koja se okree upola sporije, tj. za svaki okret bregaste osovine koljeniasta napravi dva. Druga i osnovna razlika etverotaktnih i dvotaktnih motora su ventili. Dok dvotaktni nema ventile ili ima samo ispuni ventil (ili vie njih), etverotaktni ventil obavezno ima i usisni i ispuni ventil.5.2. Upotreba etverotaktnog benzinskog motoraetverotaktni motor ima danas vrlo iroku primjenu. Izrauje se u raznim veliinama od vrlo malih motora (za modalarstvo), pa do motora od nekoliko tisuakW. Najpoznatija i vjerojatno najrairenija primjena je uautomobilskojindustriji, koja uz manje izuzetke iskljuivo upotrebljava etverotaktne motore. Takoer, velika primjena etverotaktnih motora je nabrodovimaibrodicama, kao porivni motori ili kao agregati za elektrinu energiju.Vanbrodski motori, koji su nekada bili veinom dvotaktni, danas se izrauju kao etverotaktni zbog manjeg utjecaja na okoli (manje zagaivanje). Vei etverotaktni motori se upotrebljavaju nabrodovima, gdje im jo uvijek otru konkurenciju inedvotaktni motori, koji jo uvijek imaju vei stupanj iskoritenja.

ZakljuakIz ovog maturalnog rada moemo zakljuiti da etverotaktni benzinski motori su od nastanka pa sve do danas imali veliku primjenu i da je pridonio puno ovjeanstvu. No, kao i sva nova tehnologija tako i ovaj tehnoloki ureaj je tetan ali kvalitetan. Vidjeli smo kroz cikluse kako ovaj motor dosta teti naem okoliu, a to je u dananjem svijetu neprihvatljivo. Prevelika koliina ugljika koja se izbacuje iz ovog ureaja nije pogodna za prirodu. Ovaj motor se lako kvari, nije dovoljno izdrljiv i popravak je iznimno skup. Iz razloga to ovaj motor previe troi goriva, i to ne daje uinkovitost kakvu bi trebao, preporuujem da ne koristite ovaj motor. Postoje bolje varijante koje e dati jednaku uinkovitu za manju potronju. Zbog nedostatka resursa za rad etverotaktnog benzinskog motora oekujem da e se ovaj motor prestati proizvoditi i da e postati dijelom povijesti.

Literatura

http://en.wikipedia.org/wiki/Nikolaus_Otto#The_Otto_cyclehttp://hr.wikipedia.org/wiki/%C4%8Cetverotaktni_motorhttp://www.teretna-vozila.com/smf/tehnika/osnove-princip-rada-cetverotaktog-motora/http://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_enginehttp://www.wlivenews.com/advantages-and-disadvantages-of-diesel-and-petrol-cars.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#Increasing_power_and_efficiencyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Otto_engine#The_Otto_Cyclehttp://www.auto-mart.hr/new_page_4.htmhttp://www.oktani.com/blok-glava-ventili.phphttp://www.autonet.hr/klip-i-cilindarhttp://bs.wikipedia.org/wiki/Motor_s_unutra%C5%A1njim_sagorijevanjem#Svje.C4.87icaMotori s unutranjim izgaranjem, kolska knjiga, Zagreb 2004.- Zoran KaliniMotori s unutarnjim izgaranjem, Zagreb, 2010.- Ivan Mahalec, Zoran Luli, Darko Kozarac20