オットーサイクル(otto cycle)は、等容燃焼サイクルとも呼ばれる、可逆熱サイクルの一種で、 火花点火式エンジン（ガソリンエンジン・ガス エンジン）の理論サイクルです。
オットーサイクルの動作等容過程ではv=一定となります。従って、エントロピの関係式
図15-1にオットーサイクルのpv線図を示します。
- 図15-1において、ピストンは吸気の動作が完了してB1の位置にあるとします。この時の状態をpv線図上のa点
に対応します。この時の圧力をp1、比容積をv1とします。
- ピストンがB2点に移動すると断熱圧縮され、b点（p2、v2)に変化します。
- ピストンがB2点に達すると点火され、燃焼が起こります。燃焼が限りなく短い時間で発生すると仮定するならば、燃焼に
よる熱エネルギーによりｃ点(p3、v3）に変化します。
- 燃焼ガスは断熱膨張し、ピストンをB1点に移動させます。この状態をd点（p4、v4）とします。
- 燃焼ガスを排気するため、排気弁が開きピストンがB2に移動します。この過程をdeの点線で示しています。この
過程においては、弁が開いているため圧力も比容積も変化しません。（点線は説明上描いたものです。）
- 排気が完了すると排気弁が閉じて、吸気弁が開きピストンがB1に移動します。この過程をfaの点線で示していま
す。この場合も圧力と比容積は変化しません。吸気が完了すると吸気弁が閉じます。
オットーサイクルの効率燃料を含む空気と燃焼ガスの定圧比熱cｐと定容比熱cvの正確な値は把握していません。ここでは簡単化のため定圧比熱cｐと定 容比熱cvの値は一定と仮定して、オットーサイクルの効率を求めます。
熱エネルギーが動作気体に取り入れられるのは、図15-1においてbcの等容過程のみです。b点の温度をT2、c点の温度をT3とした 場合、取り入れられた熱エネルギーq1は
となります。また熱エネルギーを放出するのは、図15-1においてdaの等容過程のみです。d点の温度をT4、a点の温度をT1と した場合、放出した熱エネルギーq2は
となります。したがってオットーサイクルの効率ηは
（15.3）式の形に変形できます。ここで１０章の断熱過程の関係式を用います。
（10.27）式から
（15.5）式を変形すると
（15.3）式に（15.4）式と（15.6）式を代入すると
また、自動車エンジンでは圧縮比ε＝ｖ1/ｖ2が良く用いられます。 （15.7）式を圧縮比εで書き直すと
すなわち自動車エンジンの効率は圧縮比εのみで決定されます。比熱比k＝1.33が実用上もちいられます。
自動車エンジンの圧縮比εと効率ηと圧縮後の温度の関係(15.8)式と（10.27）式から自動車エンジンの圧縮比εと効率ηと圧縮後の温度の関係は容易に計算できます。
計算結果を表15-1に示します。
表15-1 自動車エンジンの圧縮比εと効率ηと圧縮後の温度の関係
| ε | η | T2/T1 | ｔ1=-30(℃） | ｔ1=-20(℃） | ｔ1=-10(℃） | ｔ1=0(℃） | ｔ1=10(℃） | ｔ1=20(℃） | ｔ1=30(℃） |
| 4 | 0.367 | 1.58 | 111(℃） | 127 | 143 | 158 | 174 | 190 | 206 |
| 5 | 0.412 | 1.70 | 140(℃） | 157 | 174 | 191 | 208 | 225 | 242 |
| 6 | 0.446 | 1.81 | 166(℃） | 184 | 202 | 220 | 238 | 256 | 274 |
| 7 | 0.474 | 1.90 | 189(℃） | 208 | 227 | 246 | 265 | 284 | 303 |
| 8 | 0.497 | 1.99 | 210(℃） | 230 | 249 | 269 | 289 | 309 | 329 |
| 9 | 0.516 | 2.06 | 229(℃） | 249 | 270 | 291 | 311 | 332 | 353 |
| 10 | 0.532 | 2.14 | 247(℃） | 268 | 289 | 311 | 332 | 353 | 375 |
| 11 | 0.547 | 2.21 | 263(℃） | 285 | 307 | 329 | 351 | 373 | 396 |
| 12 | 0.560 | 2.27 | 279(℃） | 301 | 324 | 347 | 370 | 392 | 415 |
| 13 | 0.571 | 2.33 | 294(℃） | 317 | 340 | 363 | 387 | 410 | 433 |
| 14 | 0.581 | 2.39 | 308(℃） | 331 | 355 | 379 | 403 | 427 | 451 |
| 15 | 0.591 | 2.44 | 321(℃） | 345 | 370 | 394 | 419 | 443 | 468 |
| 16 | 0.599 | 2.50 | 334(℃） | 359 | 384 | 409 | 434 | 459 | 483 |
表15-1から圧縮比εを大きくすると効率ηが大きくなるのは明らかです。圧縮後の温度は初期温度ｔ1（℃）に依存しま す。初期温度ｔ1（℃）を低くすると圧縮後の温度が低くなります。
では、何度まで圧縮後の温度を上げてよいか？これはガソリンエンジンの燃料の物性に依存することになります。
自動車エンジンの考察熱力学は自動車エンジンの効率向上に関して、基本原理的な指針を示します。実用においては、さまざまな見地から総 合エンジニアリング検討が必要となります。
検討すべき項目としては
（１）有害物質の完全除去化（環境保全のため必須です。）
（２）化石燃料消費の削減
（３）二酸化炭素排出削減
（４）安全性、信頼性
等が上げられます。これらの項目は熱力学から外れる検討項目となります。これらの項目は「工学関 係の雑学」で少し検討しました。
１６章：ディーゼルサイクルに行く。