11. 1Цикл двс с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)

В качестве топлива в таких двигателях применяются легкое топливо и газообразное (бензин, керосин, генераторный или светильный газ).

В поршневых двигателях рабочим телом являются смесь воздуха и паров жидкого топлива (на начальном участке цикла) и газообразные продукты сгорания на остальных участках цикла.

На рис.11.1 приведен термодинамический цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме в vP- и sT-диаграммах для 1 кг рабочего тела.

Цикл состоит из следующих процессов: 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела в цилиндре; 2-3 – подвод теплоты при постоянном объеме; 3-4  адиабатное расширение рабочего тела; 4-1 – отвод теплоты при постоянном объеме.

Параметрами, характеризующими данный цикл, являются:

- степень адиабатного сжатия; - степень повышения давления. Термический КПД цикла определяется по формуле:

. (11.3)

Рис. 11.1. Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом

Теплоты при постоянном объеме:

а - в vP- диаграмме; б – в sT-диаграмме.

Количество теплоты, подводимое к рабочему телу в процессе 2-3:

. (11.4)

Количество теплоты, отводимое в изохорном процессе 4-1:

. (11.5)

Количество подведенной теплоты и отведеннойможно определить через параметры цикла. Для этого температурыивыражаются через температуруи параметры циклаи.

Таблица 11.1 - Определение температуры в характерных точках цикла с изохорным подводом теплоты

Процесс	Формулы
1-2 - адиабатный
2-3 – изохорный
3-4- адиабатный

После преобразований:

; .

. (11.6)

Из выражения (11.6) видно, что термический КПД цикла с подводом теплоты при зависит от степени сжатия рабочего тела(конструкции двигателя) и показателя адиабатыk рабочего тела, совершающего цикл. От степени повышения давления термический КПД не зависит. В современных двигателях=712. При значениях =1012 темп возрастания уменьшается. Степень сжатия ограничивается температурой самовоспламенения горючей смеси. При высоких степенях сжатия значительно повышаются температура и давление в конце сжатия. Так, при некоторых значенияхчасто еще до прихода поршня в левое крайнее положение происходит воспламенение горючей смеси, т.е. возникает ее детонация. При этом процесс сгорания нарушается, мощность двигателя падает, расход топлива возрастает. Поэтому каждому виду топлива соответствует своя степень сжатия.

На рис. 11.2 приведены два цикла с различной степенью сжатия . Из рисунка видно, что при равенствепл. 67810 = пл. 6235, но при разных степенях сжатиятермический КПД больше у цикла с большей степенью сжатия, т.к. в окружающую среду отводится меньшее количество теплоты, т.е. пл. 61910 пл. 6145.

Работа цикла:

(11.7)

Из выражения (11.7) видно, что работа, получаемая за цикл, зависит от начальной температуры и параметров циклаи.

Рис. 11.2. Влияние степени сжатия на величинуцикла двигателя внутреннего сгорания

С подводом теплоты при и

11.2 Цикл двс с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)

В двигателях с подводом теплоты при производится раздельное сжатие воздуха и жидкого топлива (горючего), что исключает самовоспламенение и позволяет получить высокие степени сжатия. Давление в конце сжатия порядка 3-4 МПа. Степень сжатия=1418.

На рис. 11.3 приведен термодинамический цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме в vP- и sT-диаграммах для 1 кг рабочего тела.

Цикл состоит из следующих процессов: 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела в цилиндре; 2-3 – подвод теплоты при постоянном давлении; 3-4  адиабатное расширение рабочего тела; 4-1 – отвод теплоты при постоянном объеме.

Рис. 11.3. Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания