Sabit hacim çevrimli motor

Sabit hacim çevrimleri (otto çevrimi), buji ile ateşlemeli motorlarda kullanılan, ateşlemenin piston üst ölü noktaya geldiği ve sıkıştırma sonu basıncının en üst seviyeye çıktığı anda bujilerden kıvılcım çaktırılarak yapılan bunun sonucunda da pistonu aşağıya iten maksimum basıncın elde edildiği çevrimlerdir. Sabit basınç ya da dizel çevrimlerinden farkı ateşleme sabit bir hacimde yapılması ve buji kullanılmasıdır. Sabit hacim derken, dizel çevrimlerinde olduğu gibi piston aşağıya doğru inerken sisteme ısı girişi yapılmamaktadır.

Sabit Hacim Çevrimi SafhalarıDüzenle

 
Sabit hacim çevrimi endikatör çizimi

Sıkıştırma (1-2)Düzenle

Bu safhada, piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya doğru hareket eder. Bu sırada emme ve egzoz valfleri kapalıdır, dolayısıyla içerdeki hava sıkışır ve basıncı grafikte görüldüğü gibi artar. Bu safhaya izantropik skıştırma adı da verilebilir. İzantropik, tersinir ve adyebatik anlamlarına gelmektedir.

Sabit Hacimde Yanma (2-3)Düzenle

Piston üst ölü noktaya ulaştığı sırada bujiden kıvılcım çaktırılarak sıkışarak ısınmış hava – yakıt karışımı yanmaya başlar, bunun sonucunda basınç P2'den P3 değerine sıçrama yapar.

Genleşme (3-4)Düzenle

Bu safhada piston aşağı doğru hareketine başlar . Bu durum 4 nolu noktaya kadar böyle devam eder. Piston aşağı doğru hareketine devam ettiğinden silindirdeki basınç da düşmeye başlar.

Egzoz (4-1)Düzenle

Sistem 4 nolu noktaya (AÖN) geldiğinde egzoz valfi açılır. Silindir egzoz sistemi ile dışarıya açıldığından silindirdeki basınç atmosferik basınca düşer. Sistemden ısının atılması bu safhada gösterilmiştir. Gerçekte, dışarıya ısının atılması pistonun egzoz stroğunu yapmasıyla olur (grafikte yatay çizgiyle gösterilen strok), ancak ideal bir çevrimde egzoz stroğunda negatif veya pozitif bir iş yapılmadığından çevrimde incelenmez, ısının atılması da egzoz valfi açıldığında bir anda olmuş gibi gösterilir.

Sistemdeki Hal DeğişimleriDüzenle

1-2 noktaları arasındaDüzenle

1 ve 2 noktaları arasındaki hal değişimi adyabatiktir. ( P1. V1k = P2 . V2k= sabit )

 

 =  k

 =  k-1

k : adyabatik üs ( ayrıntılı bilgi için bkn. özgül ısı )

2-3 noktaları arasındaDüzenle

2 ve 3 noktaları arasındaki sabit hacimli hal değişimi ( V2=V3=Sabit )

 

  = Sabit hacimde basınç artış oranı

3-4 noktaları arasındaDüzenle

3 ve 4 noktaları arasındaki hal değişimi adyabatiktir. ( P3. V3k = P4 . V4k= sabit )

 

 =  k

 =  k-1

4-1 noktaları arasındaDüzenle

4 ve 1 noktaları arasındaki sabit hacimli hal değişimi ( V4=V1=Sabit )

 

  = Sabit hacimde basınç artış oranı

Çevrime verilen ısı( qS )Düzenle

Yanma sonunda açığa çıkan ısıdır

 

 

 

  •   : sabit hacimdeki özgül ısı
  •   : birim kütle için ısı alışverişi
  •   : toplam kütle için ısı alışverişi
  •   : sıcaklık

Çevrimden atılan ısı ( qR )Düzenle

  ( Kj / kg )Birim kütle için

  ( Kj ) toplam kütle için (   = toplam kütle )

Çevrimde kullanılan net ısı ( qnet )Düzenle

 Birim kütle için

 toplam kütle için

Çevrimin net işi ( Wnet )Düzenle

 

Çevrimin verimi (η)Düzenle

 TSH =  

 TSH =  1-k

  • η = amacımız olan enerji / kullanılan enerji
  • TSH : Teorik sabit hacim
  • Sıkıştırma oranı arttıkça verim artar

Çevrime göre çalışan motorun gücüDüzenle

  (kPa)

  • Pmi= Ortalama indike basınç
  • v=Kurs hacmi

 

  • Ni=İndike güç
  • NE= Motor devri