- •7.1.Классификация и принцип действия поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •7.2.Цикл д. В. С. С подводом тепла при постоянном объёме (цикл Отто)
- •7.3.Цикл д. В. С. С подводом тепла при постоянном давлении (цикл Дизеля)
- •7.4.Цикл д. В. С. Со смешанным подводом тепла (цикл Тринклера)
- •7.5.Принцип действия и схемы газотурбинных установок
- •7.6. Циклы гту с изобарным и изохорным подводом теплоты
7.2.Цикл д. В. С. С подводом тепла при постоянном объёме (цикл Отто)
Является прототипом рабочего процесса в двигателях с принудительным зажиганием. Отличительной особенностью таких двигателей является сжатие горючей смеси (смеси паров бензина с воздухом). Этот цикл состоит из двух адиабат и двух изохор (рис. 7.2). Адиабата 1—2 отвечает сжатию горючей смеси, изохора 2—3 — сгоранию смеси (подвод теплоты q1), вследствие чего давление повышается до р3. После этого продукты сгорания адиабатно расширяются (процесс 3—4). В изохорном процессе 4—1 от газа отводится теплота q2.
|
Рис. 7.2. Цикл д. в. с. с изохорным подводом теплоты |
Характеристиками этого цикла являются:
степень сжатия и
степень повышения давления . Здесь v1, v2, p2, p3 – объёмы и давления рабочего тела в соответствующих точках цикла д. в. с.
Расчёт цикла сводится к определению параметров p, v и T в характерных точках и определению количеств подведенного и отведенного тепла, полезной работы и термического к. п. д. цикла.
Можно показать, что термический к. п. д. цикла
, |
(7.1) |
где k – показатель адиабаты рабочего тела. То есть ηt растёт с увеличением степени сжатия. Однако повышение степени сжатия не должно вызывать детонацию и самовоспламенение горючей смеси в процессе сжатия. В зависимости от вида топлива ε=6÷10.
7.3.Цикл д. В. С. С подводом тепла при постоянном давлении (цикл Дизеля)
Состоит из двух адиабат, изобары и изохоры (рис. 7.3) и является образцом для двигателей тяжелого топлива, которые называются компрессорными дизелями и в которых горючее распыляется воздухом, подаваемым в цилиндр специальным компрессором. Из-за больших габаритов и веса компрессорные дизели применяются только на судах и в качестве стационарных установок электростанций.
В этих двигателях сначала сжимается по адиабате 1—2 чистый воздух, в результате чего его температура повышается до требуемой температуры самовоспламенения топлива. Затем в изобарном процессе 2—3 происходит впрыск и горение топлива (подвод теплоты q1). Далее происходит адиабатное расширение 3—4 и изохорный выхлоп 4—1 (отвод теплоты q2).
Характеристиками этого цикла являются:
степень сжатия и
степень предварительного расширения .
Можно показать, что термический к. п. д. цикла
. |
(7.2) |
|
Рис. 7.3. Цикл д. в. с. с изобарным подводом теплоты |
Степень сжатия в дизелях определяется достижимой прочностью и составляет 14÷16.
Если сравнивать цикл Отто с циклом Дизеля, то обнаружится, что термический к. п. д. цикла Отто выше, чем цикла Дизеля при одинаковых степенях сжатия и количествах подводимого тепла. Но если эти циклы сравнивать при одинаковых максимальных давлениях и температурах, то термический к. п. д. цикла Дизеля окажется выше термического к. п. д. цикла Отто.
Обычно и ε и p у дизелей выше, чем у карбюраторных д. в. с. Поэтому удельный расход топлива (г/кВт) у дизелей меньше, чем у карбюраторных д. в. с.