Thermodynamic Analysis of AtkinsonCycle in a SparkIgnition Engine

Abstract

In this study, thermodynamic analysis of Atkinson cycle was conducted for a single cylinder, four-stroke, spark ignition engine. The working fluid was assumed to be air/fuel mixture at stoichiometric ratio. Heat losses were neglected at compression and expansion processes in the cycle.Thevariations of specific heats with temperature were regarded.Thermodynamic equations of the cycle were derived and performance curves were obtained in a range of 1 degree crank angle using FORTRAN programming language. In-cylinder pressure and temperature, output power, torque, thermal efficiency and specific fuel consumption variations were obtained at different compression ratio at a constant engine speed of 3000 rpm. Consequently, engine power, torque and thermal efficiency increased and specific fuel consumption decreased with the increase of compression ratio at Atkinson cycle.

Özet

Bu çalışmada, tek silindirli, dört zamanlı, buji ile ateşlemeli bir motor için Atkinson çevriminin termodinamik analizi yapılmıştır. Çevrimde dolaşan çalışma maddesi stokiyometrik oranda hava/yakıt karışımıdır. Sıkıştırma ve genişleme işlemlerindeki ısı kayıpları ihmal edilmiştir. Özgül ısıların sıcaklıkla değişimi dikkate alınmıştır.Çevrimin termodinamik eşitlikleri türetilmiş ve FORTRAN programlama dili kullanılarak 1 derece krank mili açısı (KMA) aralıklarla performans eğrileri elde edilmiştir. Sabit motor devrinde (3000 d/d) sıkıştırma oranı değiştirilerek silindir içi basınç ve sıcaklık değişimleri ile güç, moment, termik verim ve özgül yakıt tüketimi gibi parametreler elde edilmiştir. Sonuç olarak, sıkıştırma oranının artmasıyla Atkinson çevriminin güç, moment ve termik verimi artmakta, özgül yakıt tüketimi azalmaktadır.