奧圖循環

奧圖循環 （ Otto cycle ） 是理想的熱力學循環 ， 用來描述標準用火星塞點火的往復式發動機 ， 是汽車引擎中最常見的熱力學循環 。 奧圖循環是描述固定質量的氣體在壓力 、 溫度 、 體積變化 、 加入熱量及移除熱量下 ， 其狀態的變化 。 有上述變化的固定質量氣體稱爲系統 。 此處的系統定義爲在汽缸內的氣體 。 奧圖循環是描述系統內發生的變化 ， 也描述系統對環境的影響 。 以奧圖循環的例子而言 ， 系統對環境的影響是可以產生足夠的功 ， 可以推動車輛及上面的乘客前進 。 奧圖循環包括 ： PV圖的最上方及最下方 ： 一對近似平行的等熵過程 （ 無摩擦力 、 絕熱過程 ） PV圖的左邊及右邊 ： 一對平行的等容過程 。 其中等熵的壓縮及膨脹過程 ， 表示其中沒有能量損耗 ， 在過程中也沒有熱會進入系統或是離開系統 。 因此當時的活塞及氣缸被視爲是不能傳熱的 。 在上方的等熵膨脹過程中 ， 系統對外界作功 ， 在下方的等熵壓縮過程中 ， 外界對系統作功 ， 熱是在左邊的加壓過程中進入系統 ， 有些熱在右邊的減壓過程中流出系統 。 計算後即可得到系統所作的功 。 奧圖循環的行程爲 ： 行程0 – 1爲空氣注入在定壓下的活塞 ／ 汽缸內 。 行程1 – 2爲空氣絕熱 （ 等熵 ） 壓縮 ， 活塞從下止點 （ BDC ） 移動到上止點 （ TDC ） 。 行程2 – 3爲定容的熱轉換 ， 由外部熱源轉換到工作氣體中 ， 此時活塞在上止點 。 此行程是用來表示燃料 - 空氣混合氣點燃和隨後的快速燃燒 行程3 – 4空氣絕熱 （ 等熵 ） 膨脹 （ 動力衝程 ） 行程4 – 1完成了循環 ， 此行程爲定容行程 ， 活塞在下止點 ， 熱被排到空氣中 。 行程1 – 0是空氣在定壓下排到大氣中 。 奧圖循環包括等熵壓縮 、 定容下加入熱能 、 等熵膨脹 、 定容下熱排到外部 。 在四行程的奧圖循環中 ， 若考慮技術細節 ， 其實會多二個行程 ， 一個是在定壓下將廢熱及燃燒後的氣體排到大氣中 ， 另一個則是注入冷的 ， 富含氧氣的空氣到汽缸內 。 不過在簡化的分析中常會省略這二個行程 。 這兩個行程在實際引擎的運作中非常重要 ， 和傳熱以及燃燒化學的細節有關 。 在簡化的分析中 ， 會假設單一行程的體積變化時將廢熱完全排出 。