Motorul Otto : este un motor cu aprindere prin scanteie. Combustibilul folosit de acest motor, un amestec de vapori de benzina si aer, este aprins de o scanteie electrica produsa de o bujie.

Parti componente: Supape, camera de ardere, segmenti, bujie, biela, cilindru, manivela

Functionare:Un ciclu motor are loc de-a lungul a două rotații ale arborelui cotit și cuprinde patru faze:- Admisia,- Compresia,- Arderea si Destinderea,- Evacuarea.

Timpul 1: AdmisiaPistonul coboara in cilindru, supapa de admisie se deschide, iar cea de evacuare este închisă. Pistonul este tras (prin rotirea axului motorului) şi în cilindru pătrunde un amestec de aer şi vapori combustibili, format in carburator,la presiunea p1. Aspiratia amestecului are loc in tot intervalul de timp in care pistonul se misca de la punctul mort superior la punctul mort inferior. Absorbtia este reprezentata prin izobara 0-1.

Timpul 2: Compresia adiabaticaLa sfârşitul admisiei, pistonul delimitează în cilindru cel mai mare volum. Ambele supape sunt închise. Pistonul este împins (prin rotirea axului motorului) şi amestecul este comprimat de la presiunea p1 pana la presiunea p2. Comprimarea are loc in timpul miscarii pistonului la punctul mort superior. Procesul este reprezentat prin adiabata 1-2 .

Timpul 3: Arderea si destinderea adiabaticaAmbele supape sunt închise. Amestecul combustibil este aprins printr−o scânteie electrica produsă intre electrozii bujiei şi arde progresiv in toata masa.Temperatura creste brusc la 2000 C, dar pistonul nu este pus in miscare imediat ,iar acesta este un proces izocor (2-3). Datorita arderii combustibilului se degaja caldura Q1 pe care o primeste motorul. Gazele care sunt rezultate in urma arderii imping pistonul in jos , efectuand lucru mecanic si din acest motiv timpul 3 este timpul motor . Deoarece pistonul coboara,gazele se destind. Acesta este un proces adiabatic si este reprezentat grafic prin adiabata 3-4.

Timpul 4: EvacuareaLa sfârşitul arderii, pistonul delimitează iniţial în cilindru cel mai mare volum. Supapa de evacuare se deschide şi gazul din cilindru îşi reduce brusc presiunea. Pistonul este împins in sus şi impinge afara gazele arse si destinse. Acest proces este reprezentat in diagrama p,V prin dreapta 1-0.Această succesiune de evenimente se repetă de zeci de ori pe secundă, furnizând în timpii 3 suficientă energie sub formă de lucru mecanic pentru a menţine motorul în funcţiune, dar şi pentru a menţine în mişcare sistemul cuplat la motor.

Ciclul de functionare:► 0-1 timpul I - admisia

( transformare izobara)► 1-2 timpul II - compresia

( transformare adiabatica) ► 2-3 , 3-4 timpul III-arderea si detenta

( transformare izocora + adiabatica) ► 4-1 , 1-0 timpul IV- evacuarea gazelor

( transformare izocora + izobara)

Randamentul:

► Randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de compresie deoarece exponentul adiabatic este supraunitar, cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai mare este randamentul.

► În practică, raportul de compresie tipic al unui motor Otto este în gama 8-12, fiind limitat de calităţile combustibilului folosit.

► În timpul 1 , admisia, volumul gazului din cilindru creşte practic la presiune şi temperatură

constantă. Reprezentarea 0->1 a fost făcută punctat, deoarece în tot timpul acestui proces, numărul de moli de gaz din cilindru este variabil − transformarea nu este nici izobară, nici izotermă!

► Timpul 2 , compresia, este suficient de rapidă, astfel că poate fi aproximată prin adiabata 1->2. În acest proces, amestecul combustibil nu schimbă căldură şi primeşte lucru mecanic. Aproximând amestecul un gaz ideal, lucrul mecanic primit este:

► Temperatura amestecului creşte ( T 2 > T 1 ), ceea ce pune probleme de stabilitate a acestuia: amestecul nu trebuie să se autoaprindă înainte de finalizarea compresiei.

► Timpul 3, arderea, corespunde succesiunii de transformări 2->3->4. În starea 2 este declanşată scânteia, amestecul se aprinde şi arde. Presiunea şi temperatura cresc atât de repede încât pistonul practic nu se deplasează − procesul 2->3 este aproape izocor. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi primeşte cantitatea de căldură:

► Imediat după aceasta, gazul se destinde suficient de rapid pentru a considera procesul ca fiind adiabatic. Gazul nu schimbă căldură şi efectuează lucrul mecanic:

► La începutul timpului 4, evacuarea, deschiderea supapei de evacuare provoacă o scăderea bruscă a presiunii şi temperaturii gazului din cilindru, aproape fără modificarea volumului.

Procesul poate fi aproximat prin izocora 4->1. Gazul nu efectuează lucru mecanic şi cedează cantitatea de căldură:

► Evacuarea gazului din cilindru este reprezentată punctat, deoarece numărul de moli este variabil.

► Putem calcula acum randamentul ciclului Otto:

► În această formă, randamentul depinde de cele patru temperaturi. Aceste temperaturi nu sunt independente.

► Pentru transformarea adiabatică 1->2, poţi scrie :

► De aici, obţii imediat:

► Raportul volumelor extreme ale ciclului, , este numit

raport de compresie , astfel că:

► Asemănător, din ecuaţia adiabatei 3->4, obţinem:

► Cu acestea, randamentul ciclului Otto este:

► Aşadar, randamentul ciclului Otto depinde doar de raportul de compresie ε ! Deoarece exponentul adiabatic este supraunitar, cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai mare este randamentul!