MOTORUL OTTO Realizator prof IoanaMihaela Popescu Colegiul Naional

MOTORUL OTTO Realizator: prof. Ioana-Mihaela Popescu Colegiul Naţional Unirea Focşani 2008

CUPRINS 1. FUNCŢIONAREA MOTORULUI OTTO 2. RANDAMENTUL MOTORULUI OTTO 3. SCURT ISTORIC AL MOTORULUI OTTO 4. BIBLIOGRAFIA

MOTORUL OTTO 6 3 6 4 2 1 7 8 CUPRINS Motorul Otto este alcătuit dintr-un bloc care cuprinde cel puţin 4 cilindri, fiecare cilindru motor conţinând: 1 – cilindru 5 – bujie 2 – piston 6 – carburator 3 – supapă de admisie 7 – bielă 4 – supapă de evacuare 8 – manivelă

1. FUNCŢIONAREA MOTORULUI OTTO Motorul Otto se mai numeşte şi motor cu aprindere prin scânteie (MAS) sau motor cu explozie. Motorul Otto funcţionează după 4 timpi: - timpul I → admisia - timpul II → compresia - timpul III → arderea şi detenta - timpul IV → evacuarea Timpul III este singurul timp în care motorul cedează lucru mecanic în exterior şi, din această cauză, se numeşte timp motor. În ceilalţi timpi motorul trebuie să primească lucru mecanic din exterior, fiind timpi morţi. CUPRINS Randamentul motorului Otto

TIMPUL I - admisia Timpul I începe prin închiderea supapei de evacuare, urmată imediat de deschiderea supapei de admisie şi de deplasarea rapidă a pistonului de la punctul mort superior (p. m. s. ) la punctul mort inferior (p. m. i). În cilindru se aspiră amestecul carburant format de către carburator din vapori de benzină şi aer. Admisia se realizează practic la presiune constantă (presiunea atmosferică). Randamentul motorului Otto

TIMPUL II - compresia Timpul II începe cu închiderea supapei de admisie. Pistonul se deplasează rapid de la p. m. i. la p. m. s. , comprimând amestecul carburant până la 12 -18 bar. Din cauza vitezei mari cu care se realizează comprimarea, în acest proces, practic, nu are loc schimb de căldură cu exteriorul, compresia fiind considerată un proces adiabatic. La sârşitul timpului II, amestecul carburant ajunge la 400 o – 500 o. C. Randamentul motorului Otto

TIMPUL III – arderea şi detenta Arderea În momentul în care pistonul este la p. m. s. , bujia produce o scânteie electrică ce aprinde amestecul carburant. Arderea se produce extrem de rapid, ca o explozie, ducând la creşterea instantanee a presiunii până la aprox. 25 - 40 bar şi 1500ºC 2000ºC. Arderea poate fi considerată un proces izocor. Randamentul motorului Otto

TIMPUL III – arderea şi detenta Detenta Gazele provenite din ardere împing pistonul de la p. m. s. la p. m. i. Din cauza vitezei mari cu care se deplasează pistonul, în acest proces, practic, nu are loc schimb de căldură cu exteriorul, detenta fiind considerată un proces adiabatic. Timpul III este singurul timp motor al ciclului, în care se efectează lucru mecanic util. Randamentul motorului Otto

TIMPUL IV - evacuarea La începutul timpului IV, supapa de evacuare se deschide când pistonul este la p. m. i. Evacuarea are loc iniţial prin ieşirea bruscă a gazelor în atmosferă, întrucât presiunea în cilindru este mai mare decât presiunea atmosferică. Această parte a timpului IV constituie un proces izocor. Restul gazelor sunt evacuate prin deplasarea pistonului de la p. m. i. la p. m. s. , procesul realizânduse la presiune constantă. Randamentul motorului Otto

Motor Otto cu injecţie indirectă (secvenţială) CUPRINS Motor Otto cu injecţie directă

2. RANDAMENTUL MOTORULUI OTTO p p 3 p 2 p 4 p 1 3 Ciclul ideal Otto q Timpul II admisia compresia arderea q Timpul III 2 q Timpul IV 4 detenta evacuarea Raportul de compresie este: A V 2 p. m. i. CUPRINS 1 V 1 p. m. s. ε ═ V 1/V 2 V Ciclul Otto este format din: - 2 adiabate - 2 izocore Funcţionarea motorului Otto

q admisia → proces izobar Q 01 = – νCp(T 1 – T 0) L 01 = p 1(V 1 – V 0) p p 3 p 2 p 4 p 1 3 Q 1 2 4 0 V 2 p. m. i. CUPRINS Q 2 1 V 1 p. m. s. qcompresia → proces adiabatic L 12 = – ∆U 12 = = – νCV(T 2 – T 1) Q 12 = 0 qarderea → proces izocor L 23 = 0 Q 23 = νCV(T 3 – T 2) - căldura primită: Q 1 = Q 23 qdetenta → proces adiabatic L 34 = – ∆U 34 = = – νCV(T 4 – T 3) Q 34 = 0 qevacuarea → proces izocor (41) şi proces izobar (10) Q 41 = – νCv(T 0 – T 1) L 41 =0 V Q 10 = – νCp(T 0 – T 1) L 10 = p 1(V 0 – V 1) - căldura cedată: Q 2 = Q 41 Ciclul real Otto

Randamentul ciclului ideal Otto Randamentul motorului termic este egal cu: η = L / Q 1 = 1 – ׀ Q 2 ׀ / Q 1 unde L este lucrul mecanic cedat (util), Q 1 căldura primită de la sursa caldă, Q 2 căldura cedată sursei reci. Randamentul ciclului ideal Otto depinde de raportul de compresie şi de exponentul adiabatic γ al gazului ideal, considerat ca substanţă de lucru: 1 η=1–— εγ-1 motorul Sursa caldă L Q 2 Sursa rece CUPRINS Demonstrarea formulei

Energia pierdută prin evacuarea gazelor Energia pierdută prin răcirea cilindrului 10% 25% Energia pierdută prin frecare 25% 40% 100% Energia obţinută din arderea combustibilului Energia transformată în lucru mecanic util Randamentul mecanic efectiv al unui motor Otto modern este de circa 20 -25% Bilanţul energetic în ciclul Otto (pentru randament de 25%)

3. ISTORICUL MOTORULUI OTTO Nikolaus Otto 1876 CUPRINS Ciclul motorului Otto a fost pentru prima dată patentat de Eugenio Barsanti şi Felice Matteucci în 1854, urmat de primul prototip în 1860. În 1862, inginerul francez Alphonse Beau de Rochas conceptualizează primul motor secvenţial cu combustie internă în 4 timpi. Inventatorul german Nikolaus Otto (18321891) proiectează şi construieşte în 1876 primul motor modern, care a rămas, în principiu, nemodificat până astăzi. Motorul lui Otto folosea numai 0, 8 metri cubi de gaz, iar randamentul era de 16 %. Nikolaus Otto a lucrat la motorul în 4 timpi împreună cu Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach.

După mai multe îmbunătăţiri, în 1877 Otto şi-a patentat motorul în patru timpi, cunoscut pe toate continentele sub numele de motorul Otto-Deutz.

Gottlieb Daimler (1834 -1900) În 1885, Gottlieb Daimler şi Wilhelm Maybach produc motorul ce reprezintă primul prototip al motorului modern cu benzină, prevăzut cu carburator. Daimler ataşează un motor unei biciclete, producând în 1885 prima motocicletă, numită "Reitwagen“ (“căruţ de călărie”). Wilhelm Maybach (1846 -1929) “Căruţul de călărie” era prevăzut cu cadru şi roţi din lemn masiv cu cercuri de fier, iar scaunul şoferului nu era decât o şa din piele.

"Reitwagen”

În anul următor, Daimler a echipat o trasură, transformând-o în vehicul cu motor, ce se deplasa cu 16 km/h, fiind totodată şi primul automobil cu patru roţi, dar primul automobil era deja construit de către Benz. 1886 Daimler Motor Carriage

Carl Benz (1844 -1929) În 1885, Karl Benz crează “Motorwagen”, primul autovehicul comercial, care era dotat cu motor 4 cilindri, ce funcţiona cu benzină. Pentru motorul său, Benz a obţinut patentul german cu numărul 37435 în 29 ianuarie 1886.

Benz Velo 1894

Daimler-Benz

Prima maşină construită de René Panhard şi Émile Levassor în 1890 DMG (1906) cu motor Phoenix Primul automobil pe bazǎ de benzinǎ din America, 1893 Thornycroft (1909)

1909 Blitzen Benz 1900 Lohner-Porsche 1901 Mercedes 35 hp proiectat de Wilhelm Maybach

În 1923, inginerul român Aurel Perşu construieşte primul automobil cu formă aerodinamică corectă (formă de picătură de apă) pe care îl brevetează în Germania, obţinând la 19 septembrie 1924 brevetul de inventator nr. 402683. Datorită distanţei reduse dintre roţile din spate, Perşu a renuţat la introducerea unui diferenţial în transmisie, virajele putând fi luate cu viteze mari, fără o uzură a pneurilor. Muzeul Tehnic Dimitrie Leonida, Bucureşti, Parcul Carol

Dinspre trecut spre viitor CUPRINS

5. BIBLIOGRAFIA • http: //cars 4 all. mylivepage. com/wiki/226/121/istorija • http: //dreamwater. org/siacc_old_threshers. html • http: //en. wikipedia. org/wiki/Otto_cycle • http: //fr. wikipedia. org/wiki/Moteur_%C 3%A 0_combustion_interne • http: //images. businessweek. com/ss/06/01/auto_bday/source/1. htm • http: //library. thinkquest. org/C 006011/english/sites/ottomotor. php 3? v=2 • http: //members. aol. com/wgrenning 3/ottolangenhistory. html • http: //users. telenet. be/cleanteam/index_bestanden/image 997. gif • http: //techni. tachemie. uni-leipzig. de/otto_g 0_eng. html • http: //whom. co. uk/squelch/histcars. htm • http: //www. bmwclub. ro/forums/index. php? showtopic=21481&mode=threaded • http: //www. breker. com/english/ottomotor. htm • http: //www. dself. dsl. pipex. com/MUSEUM/museum. htm • http: //www. educypedia. be/education/carjava. htm • http: //www. fizica. ro/textbooks/fizica 10/html/1 g 1. html • http: //www. geocities. com/motorcity/downs/9323/reitwagen. htm • http: //www. lefo. ro/aelfizica/Motoare_termice/ • http: //www. kalipedia. com • http: //www. keveney. com/Engines. html CUPRINS

4. BIBLIOGRAFIA • http: //www. kruse-ltc. com/Otto/otto_cycle. php • http: //www. magirusdeutz. co. uk/MD 8 deutz. htm • http: //www. mecanica. ufrgs. br/mmotor/otto. htm • http: //www. oldengine. org/members/siefker/ • http: //www. promotex. ca/articles/cawthon/2003/05 -01 -2003_article. html • http: //www. theautochannel. com/news/2006/01/13/207362. html • http: //www. timloto. org/pictures/anigif/ • http: //www. uamerica. edu. co/motores/d 1/pages/bloque. htm • http: //www. ul. ie/~kirwanp/linkstoanimations. htm • http: //www. virtual. unal. edu. co/cursos/ingenieria/2001734/lecciones/tem 05/lec 03 _1_2. htm • http: //www. volan. ro/etichete/istoria-automobilului/ • ELEMENTE FUNDAMENTALE DE FIZICĂ – Gheorghe Cristea, Ioan Ardelean, Ed. DACIA, Cluj-Napoca, 1980 • Fizica – Manual pentru anul II licee – L. Panaiotu, A. Baltac, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1972 • Fizică F 1 – Manual pentru clasa a XI-a –Rodica Ionescu-Andrei, Cristina Onea, Ion Toma, Grupul Editorial Art, 2005 • http: //www. museum-mercedes-benz. com/ CUPRINS

SF RŞIT HOME EXIT