奧托循環

來自 孔夫子舊書網 的圖片

奧托循環是一個科技名詞。

中國文字是歷史上最古老的文字之一。也是至今通行的世界上最古老的文字。世界上還沒有任何一種文字像漢字這樣經久不衰。 從甲骨文發展到今天的漢字，已經有數千年的歷史。文字的發展經過了甲骨文、金文、大篆、小篆、隸書、草書、楷書、行書等書體演變。

目錄

名詞解釋

又稱四衝程循環。內燃機熱力循環的一種，為定容加熱的理想熱力循環。1862年法國一位工程師首先提出四衝程循環原理，1876年德國工程師尼古拉斯·奧托利用這個原理髮明了發動機，因這種發動機具有轉動平穩、噪聲小等優良性能，對工業影響很大，故把這種循環命名為奧托循環。

奧托循環的一個周期是由吸氣過程、壓縮過程、膨脹做功過程和排氣過程這四個衝程構成，首先活塞向下運動使燃料與空氣的混合體通過一個或者多個氣門進入氣缸，關閉進氣門，活塞向上運動壓縮混合氣體，然後在接近壓縮衝程頂點時由火花塞點燃混合氣體，燃燒空氣爆炸所產生的推力迫使活塞向下運動，完成做功衝程，最後將燃燒過的氣體通過排氣門排出氣缸。

雷諾爾發明的煤氣內燃機，與當時蒸汽機的原理完全不同，它從外部燃燒改為了內部燃燒，更加有效地利用了熱能。但由於這台內燃機必須連接在煤氣管中，而且功率過小，因此這台機器實用性為零。正因如此，才讓奧托有了着手研製四衝程內燃發動機的想法。

但研發過程並不順利，最主要的原因是如何增加燃料讓燃燒更加地充分，從而獲得更大的功率。在某次吃飯的時候，奧托突然想到了「壓縮」，因為經過壓縮，同樣體積的氣體，容量卻多出了好幾倍。這也就意味着，最後輸出的功率，也將增大好幾倍。

從圖紙到成功，耗費了奧托14年的時間，同時它的資產也逐漸的消耗殆盡。最終，他在1874年，研製成了具有「體積小」「重量輕」「功率大」這幾個特點的四衝程發動機。其中，這台四衝程發動機的工作原理被稱為「奧托循環」。

原理

奧托循環又稱四衝程循環，內燃機熱力循環的一種，為定容加熱的理想熱力循環。基於這種循環而製造的煤氣機和汽油機是最早的活塞式內燃機。1876年德國工程師尼古拉斯·奧托利用這個原理髮明了發動機，因這種發動機具有轉動平穩、噪聲小等優良性能，對工業影響很大，故把這種循環命名為奧托循環，採用奧托循環的發動機即為奧拓循環發動機。奧托循環主要分為進氣，壓縮，作功，以及排氣這四個行程。

進氣行程

在進氣行程中，進氣門開啟，排氣門關閉。活塞從上止點往下止點運動的過程中，活塞上部的容積逐漸增大，氣缸內部的壓力隨之減小。當氣缸內部的壓力逐漸低於大氣壓時，氣缸內部就產生了真空。此時，可燃混合氣就從進氣門中直接吸入了氣缸。從示功圖中也可以看出，當活塞下行時，曲線ra在大氣壓線以下。在進氣行程中，缸內壓力為0.075-0.09MPa，溫度在100-130℃。

壓縮行程

在整個壓縮行程中，進排氣門均關閉，活塞從下止點往上止點運動的過程中，活塞上部的容積逐漸減小，混合氣被壓縮，缸內壓力逐漸升高，最後達到了0.6-1.2MPa，溫度升高至300-400℃。示功圖中，曲線ac表示壓縮過程。

作功行程

在這個行程中，進排氣門仍然處於關閉狀態，當活塞將要接近上止點時，火花塞放出電火花，從而點燃氣缸內的壓縮混合氣。被點燃的混合氣，釋放出了大量的能量以及熱能，使得缸內的壓力以及溫度迅速增加。

從示功圖中可以看出，活塞離開上止點的初段，壓力從c點增加到z點，此時的壓力大約為3-5MPa，溫度為1900-2500℃。活塞從上止點向下止點運動的過程中，隨着缸內容積增加，氣體和溫度也隨之下降，最終到達了作功終了b點，此時缸內的壓力為0.3-0.5MPa，溫度為1000-1300℃。

排氣行程

進氣門關閉，排氣門開啟。當活塞由下止點往上止點運動時，氣缸內的廢氣強制被活塞排到了氣缸之外。當活塞接近上止點時，排氣門關閉。此時，大氣壓力約為0.105-0.115MPa（略高於標準大氣壓），溫度為600-900℃。這一過程，在示功圖中由曲線br表示。