OBIEG OTTO

Nicolaus August Otto (1832 Holzhausen - 1891 Kolonia) – samouk, syn rolnika,
przeszedł przeszkolenie na sprzedawcę. Wynalazca silnika o zapłonie iskrowym.
W 1864 założył razem z inżynierem Eugenem Langenem pierwszą na świecie
fabrykę silników, dzisiejsze DEUTZ AG. Na Paryskiej Wystawie w roku 1867 po raz
pierwszy zaprezentowali publiczności własną wersję silnika benzynowego w którym
tłoki przekazywały energię przez zębatkę a nie mechanizm korbowy. Ta nowa
konstrukcja silnika zużywała jedną trzecią paliwa w porównaniu do ówcześnie
znanych silników. Wynalazcy zostali wyróżnieni złotym medalem w kategorii:
ekonomiczne silniki dla małych przedsiębiorstw. Wybudowano prawie 5.000 sztuk
takich silników.
W 1876 (patent 1877) Otto udało się opracować silnik czterosuwowy ze sprężoną
mieszanką paliwową, częściowo bazujący na silniku Lenoira. Ten typ silników do
dzisiejszego dnia jest podwaliną pod budowę silników spalinowych o zapłonie
iskrowym (dlatego wszystkie silniki benzynowe z zapłonem iskrowym i posuwisto-
zwrotnym ruchem tłoka, gdzie energia z nich jest przenoszona przez wał korbowy
są nazywane silnikami Otto).

Silnik z 1895 roku
o mocy 21 KM i
prędkości obrotowej
240 obr/min

http://www.ohtm.org/eng_otto.html

Obieg Otto

- jest obiegiem porównawczym dla silników

spalinowych tłokowych o zapłonie iskrowym (ZI), spalających
mieszaninę paliwowo powietrzną, charakteryzujących się
szybkim procesem spalania. Cechą charakterystyczną obiegu
Otto jest doprowadzanie ciepła przy stałej objętości.

1

2

3

4

v

p

q

d

q

w

DM
P

GM
P

v

1

v

2

V

S

V

K

Przemiany politropowe składające się na obieg
Otto:

1-2 – adiabata (izentropa) sprężania,
2-3 – izochora doprowadzania ciepła,
3-4 – adiabata (izentropa) rozprężania,
4-1 – izochora odprowadzania ciepła.

1

1

1













OTTO

stopień
sprężania:

2

1

v

v





κ – wykładnik adiabaty,

p [kPa] – ciśnienie,
v [m

3

/kg] – objętość

właściwa.

OBIEG DIESLA

http://peswiki.com/index.php/PowerPedia:Diesel_engine

Rudolf Diesel (1858 - 1913) - niemiecki konstruktor,
twórca silnika wysokoprężnego, nazywanego od jego
nazwiska silnikiem Diesla.
Urodził się w Paryżu.
Ukończył studia na politechnice w Monachium w
1880 r. z najlepszym wynikiem w dotychczasowej historii
uczelni.
Swój projekt silnika ogłosił w lutym 1892 i opatentował
28 lutego 1893, natomiast pierwszy w pełni udany silnik
wysokoprężny zbudował w roku 1897, pracując w
zakładach MAN AG w Augsburgu. Silnik prezentowany w
1897 r. na wystawie w Paryżu otrzymał nagrodę Grand
Prix.

Parametry silnika Diesla zbudowanego w firmie MAN
w Augsburgu 17 lutego 1897 r.
1 cylinder,
Średnica cylindra 260 mm,
Skok tłoka 410 mm
Moc efektywna 15 kW (20 KM),
Prędkość obrotowa 160 obr/min,
Ciśnienie spalania: 3 MPa,
Sprawność ogólna 25 % (silniki benzynowe w tym
czasie ok. 13 %)
Ciśnienie powietrza w układzie wtryskowym 5 – 6
MPa.

Z kolei w kwietniu 1900 roku Diesel przedstawił na
wystawie światowej w Paryżu silnik swojej konstrukcji
napędzany olejem arachidowym z orzeszków ziemnych.

Silnik z 1906 roku o mocy
12 KM

Obieg Diesla

- jest obiegiem porównawczym dla silników

spalinowych, tłokowych, wysokoprężnych o zapłonie samoczynnym
(ZS), w których paliwo wtryskiwano za pomocą sprężonego
powietrza (klasyczny silnik Diesla, silnik sprężarkowy). Spalanie
odbywało się w tych silnikach relatywnie wolno. Cechą
charakterystyczną obiegu Diesla jest doprowadzanie ciepła przy
stałym ciśnieniu.

1

2

3

4

v

p

q

d

q

w

DM
P

GM
P

v

1

v

2

V

S

V

K

v

3

Przemiany politropowe składające się na obieg
Diesla

1-2 – adiabata (izentropa) sprężania,
2-3 – izobara doprowadzania ciepła,
3-4 – adiabata (izentropa) rozprężania,
4-1 – izochora odprowadzania ciepła.

1

1

1

1

1

1





























DIESEL

stopień
sprężania:

2

1

v

v





stopień przyrostu
objętości:

2

3

v

v





OBIEG SABATHE -

SEILIGERA

Obieg Sabathe – Seiligera jest obiegiem
porównawczym

dla

silników

spalinowych,

tłokowych,

wysokoprężnych

o

zapłonie

samoczynnym (ZS), w których paliwo wtryskiwane
jest za pomocą wtryskiwaczy.

Spalanie odbywa się w tych silnikach szybciej niż
w klasycznych silnikach Diesla lecz wolniej niż w
silnikach o zapłonie iskrowym.

Cechą

charakterystyczną

obiegu

jest

doprowadzanie ciepła częściowo przy stałej
objętości i częściowo przy stałym ciśnieniu.

2

3

p

q

d

DMP

GMP

v

1

v

2

V

S

V

K

4

q

d

v

4

1

5

q

w

v

Obieg Sabathe w układzie p - v

Przemiany politropowe
składające się na obieg
Sabathe:

1-2 – adiabata (izentropa)
sprężania,

2-3 – izchora doprowadzania
ciepła,

3-4 – izobara doprowadzania
ciepła,

4-5 – adiabata (izentropa)
rozprężania,

5-1 – izochora odprowadzania
ciepła.

Obieg Sabathe w układzie T - s

Przemiany politropowe
składające się na obieg
Sabathe:

1-2 – adiabata (izentropa)
sprężania,

2-3 – izchora doprowadzania
ciepła,

3-4 – izobara doprowadzania
ciepła,

4-5 – adiabata (izentropa)
rozprężania,

5-1 – izochora odprowadzania
ciepła.

T

s

1

2

4

5

p = idem

v = idem

3

Sprawność obiegu Sabathe

2

3

p

q

d

DMP

GMP

v

1

v

2

V

S

V

K

4

q

d

v

4

1

5

q

w

v

Stopień
sprężania:

K

S

K

K

C

V

V

V

V

V









2

1

v

v





Stopień przyrostu
ciśnienia:

2

4

2

3

p

p

p

p







Stopień przyrostu
objętości
(stopień obciążenia):

2

4

3

4

v

v

v

v







)

1

(

1

1

1

1

1











































SABATHE

Wykładnik adiabaty:

v

p

c

c





Uwagi do sprawności obiegu Sabathe

)

1

(

1

1

1

1

1











































SABATHE

Sprawność obiegu Sabathe przy tym samym stopniu
sprężania ε jest niższa niż obiegu Otto, lecz wyższa niż
obiegu Diesla.

W praktyce sprawność obiegu Sabathe jest wyższa niż
obiegu Otto, ponieważ wyższe są wartości ε stosowane w
silnikach o ZS (np. ε = 14 do 20 niekiedy nawet 35).

Jeżeli do wzoru na sprawność obiegu Sabathe podstawimy
stopień przyrostu objętości ρ=1, to otrzymamy wzór na
sprawność obiegu Otto.

Jeżeli do wzoru na sprawność obiegu Sabathe podstawimy
stopień przyrostu ciśnienia φ=1, to otrzymamy wzór na
sprawność obiegu Diesla.

Wyprowadzanie wzoru na sprawność

obiegu Sabathe





)

(

1

)

(

)

(

)

(

1

1

3

4

2

3

1

5

3

4

2

3

1

5

T

T

T

T

T

T

T

T

c

T

T

c

T

T

c

q

q

q

q

q

q

l

p

v

v

d

w

d

w

d

d

ob

SABATHE



















































 

znane

T 

1





2

2

1

1

v

p

v

p







v

RT

p

RT

pv











2

2

2

1

1

1

v

v

RT

v

v

RT







1

2

2

1

1

1















v

T

v

T

 

1

1

1

2

1

1

2































T

v

v

T

T

3

2

v

v 

p

RT

v

RT

pv







3

3

2

2

p

RT

p

RT



3

3

2

2

p

T

p

T



 























 1

1

2

2

3

2

3

T

T

p

p

T

T

4

3

p

p 

v

RT

p

RT

pv







4

4

3

3

v

RT

v

RT



4

4

3

3

v

T

v

T



 



























 1

1

3

3

4

3

4

T

T

v

v

T

T

5

1

v

v 

p

RT

v

RT

pv







5

5

1

1

p

RT

p

RT



5

5

1

1

p

T

p

T



1

5

1

5

p

p

T

T













1

2

2

1

2

2

1

1

v

v

p

p

v

p

v

p





















5

4

4

5

4

4

5

5

v

v

p

p

v

p

v

p



























 



































1

2

4

2

4

1

5

2

2

1

4

4

1

1

5

1

5

T

v

v

p

p

T

v

v

p

v

v

p

T

p

p

T

T



Wyprowadzanie wzoru na sprawność

obiegu Sabathe c.d.





)

(

1

)

(

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3

4

2

3

1

5



























































































T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

SABATHE

D zie lim y lic zn ik i m ia n o w n ik u ła m ka p r ze z T

1

)

(

1

1

1

1

1

1



































































SABATHE

W y c ią g a m y p r z e d n a w ia s w y r a że n ie

1

1







)

1

(

1

1

1

1

1











































SABATHE

Przykład obliczeniowy dla obiegu

Sabathe