Термический кпд цикла

подставив q₂ и q₁ получим

Где: q₂-отводимая теплота в изохорном процессе (прямая 4-1), q₁-подводимая теплота в изохорном процессе (прямая 2-3), ɛ=V₁/V₂ - степень сжатия (V₁-полный объём над поршнем в НМТ,V₂-объём над поршнем в ВМТ), k – показатель адиабаты.

Уравнение показывает, что термический КПД цикла зависит только от степени сжатия и растет с его увеличением. Увеличение степени сжатия на одном и том же двигателе можно достигнуть, уменьшая объем камеры сгорания V₂.

Увеличение степени сжатия ограничивается свойствами горючей смеси, которая способна воспламеняться без специального поджигания. Для этого достаточно, чтобы температура горючей смеси была равна температуре ее самовоспламенения. Но увеличивая степень сжатия, можно получить температуру вспышки раньше, чем поршень придет в ВМТ, что приведет к ненормальной работе двигателя и даже его поломке. Результатом такого ограничения является то, что у существующих бензиновых двигателей степень сжатия доходит лишь до 7—12 единиц. Кроме того, анализ показывает, что при дальнейшем наращивании степени сжатия рост термического КПД замедляется. Таким образом, термический КПД и работа двигателей, работающих по циклу Отто (по имени немецкого конструктора Николаус Авгус Отто, осуществившего этот цикл в 1876г., цикл с подводом теплоты при постоянном объёме), ограничены значениями степени сжатия.

Степень сжатия в цикле может быть существенно повышена, если сжимать не горючую смесь, а чистый воздух, а затем в конце процесса сжатия ввести в цилиндр горючее вещество. Именно на этом основан цикл Дизеля (названный по имени немецкого инженера Рудольф Дизеля, построившего в 1887 г. двигатель, работавший по этому принципу, цикл с подводом теплоты при постоянном давлении), на рис. (цикл поршневого ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении).

Степень сжатия в двигателях с циклом Дизеля обычно достигает 15—20 единиц.

В цилиндр двигателя засасывается чистый воздух, затем сжимается до тех пор, пока его температура не станет выше температуры самовоспламенения топлива. Такой температуры воздух должен достичь в конце хода поршня. Тогда в цилиндр через специальную форсунку подается распыленное жидкое топливо. Распыляясь через форсунку, топливо воспламенялось в цилиндре и сгорало примерно при постоянном давлении, так как поршень в этот момент перемещался, объем увеличивался.

После прекращения подачи топлива продукты сгорания расширяются до тех пор, пока поршень не достигнет крайнего положения.