4. Порівняння ідеальних циклів поршневих двигунів внутрішнього згоряння по ефективності

При аналізі циклів двигунів внутрішнього згоряння найбільший інтерес представляє порівняння між собою циклів з ізохорним і ізобарним підведенням тепла. При порівнянні циклів необхідно одночасно з вибором температурних границь прийняти додаткові умови, наприклад, рівність ступенів стиску або рівність максимальних тисків.

А) Випадок однакових ступенів стиску:  = idem ( )

Для порівняння циклів скористаємося методом Мартиновського (див.2.2). Для цього необхідно аналізовані цикли зобразити в S-T діаграмі (мал. 2.13) в однакових границях температур Т_max і T_min. Вважаючи  = idem, порівняємо ідеальний цикл 12341 з підведенням тепла при постійному об'ємі й ідеальний цикл 123'4'1 з підведенням тепла при постійному тиску (ізохора 2-3 пролягає крутіше ізобари 2-3').

Процеси 2-3 і 2-3' протікають в однаковому діапазоні температур.

Тоді з рівняння (2.5) слідує:

. (а)

Рис. 2.13. Порівняння циклів Отто й Дизеля по ефективності

при  = idem в S-Т діаграмі

Рівняння (2.5) показує також, що середньопланиметрічна температура відводу кількостей тепла буде меншою для циклу з відводом тепла при V = const.

. (б)

У зв'язку з умовами (а) і (б) з рівняння (2.4) знаходимо, що , тобто при  = idem наявна кількість тепла використовується з більшою ефективністю в циклі з підведенням тепла при V = const. Даний результат особливо очевидний з порівняння еквівалентних циклів Карно abcda і abcda (рис. 2.13). Цикл abcda ближче до відповідного циклу Карно abcda.

В) Випадок однакових максимальних тисків: P_max = idem

При порівнянні циклів двигунів внутрішнього згоряння з підведенням тепла при Р = const і V = const при однакових Т_max і T_min навряд чи доцільно приймати рівними ступені стиску в обох циклах. Такий аналіз має незначний практичний інтерес.

Рис. 2.14. Порівняння циклів Отто й Дизеля по ефективності

при Р_max = idem в S-Т діаграмі

Рис. 2.15. Порівняння циклів Отто й Дизелі по ефективності

при Р_max = idem в -Р діаграмі

Дійсно, у двигунах із запаленням від стиску більш високі ступені стиску, чим у двигунів із запаленням від електричної іскри. У цьому випадку більший інтерес представляє додаткова умова: P_max = idem.

Вважаючи P_max = idem, порівняємо ідеальний цикл із підведенням тепла при V = const (12341) і ідеальний цикл із підведенням тепла при Р = const (12341) (рис. 2.14, 2.15).

У цих умовах = idem. Середня ж температура підведення тепла буде більшою для циклу 12'341 з підведенням тепла при Р = const.

.

Отже, , тобто при P_max = idem наявна кількість тепла використовується з більшою ефективністю в циклі з підведенням тепла при Р = const. Цей результат особливо очевидний з порівняння еквівалентних циклів Карно abcda і abcda. Цикл abcda ближче до відповідного циклу Карно abcda.

Порівняння величини _t для циклу зі змішаним підведенням тепла з величинами _t циклу з ізохорним і циклу з ізобарним підведенням тепла показує, що при однакових ступенях стиску ( = idem)

,

а при однакових найвищих тисках циклу (P_max = idem)