15.4. Цикл двс со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)

Одним из недостатков двигателей, в которых применяется цикл с подводом теплоты при постоянном давлении, является необходимость использования компрессора, применяемого для подвода топлива. Наличие компрессора усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя, так как на его работу затрачивается от общей мощности двигателя. С целью упрощения конструкции и увеличения экономичности двигателя русский инженер Г. В. Тринклер разработал проект бескомпрессионного двигателя высокого сжатия. Этот двигатель лишен недостатков рассмотренных выше двух типов двигателей. Основные его отличия в том, что жидкое топливо с помощью топливного насоса подается через форсунку в головку цилиндра, где оно воспламеняется и горит вначале при постоянном объеме, а затем при постоянном давлении. На рис. 56 представлен идеальный цикл двигателя со смешанным подводом теплоты в p, V- и T, S-диаграммах.

υ

υ

Рис. 56. Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты

В адиабатном процессе 1–2 рабочее тело сжимается до параметров точки 2. В изохорном процессе 2–3 к нему подводится первая часть теплоты , а в изобарном процессе 3–4 – вторая – . В процессе 4–5 происходит адиабатное расширение рабочего тела и по изохоре 5–1 оно возвращается в исходное состояние с отводом теплоты в теплоприемник.

Характеристиками цикла являются:

степень сжатия степень повышения давления

степень предварительного расширения

Количество теплоты, подводимой по изохоре 2–3:

Количество теплоты, подводимой по изобаре 3–4:

Количество теплоты, отводимой по изохоре 4–1:

Подставляя эти выражения в формулу для термического КПД, получим:

Параметры рабочего тела во всех характерных точках цикла.

1. Для адиабаты 1–2:

- объем

- давление

- температура

2. Для изохоры 2–3:

- объем ;

- давление

- температура

3. Для изобары 3–4:

- объем

- давление

- температура

3. Для адиабаты 4–5:

- объем ;

- давление

- температура

Так как , то

Подставив найденные значения температур в формулу для термического КПД, получим:

Отсюда следует, что с увеличением степени сжатия, показателя адиабаты и степени повышения давления термический КПД возрастает, а с увеличением степени предварительного расширения – уменьшается.

15.5. Сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания

Степень совершенства любого цикла определяется значением его термического КПД. Обычно сравнение циклов проводится в T, S-диаграмме. При этом применяют два метода:

1. сравнение площадей в T, S-диаграмме;

2. сравнение среднеинтегральных температур в процессе подвода и отвода теплоты в циклах.

Рис. 57. Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты при разных степенях сжатия

Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты при различных степенях сжатия и при равенстве количеств отведенной теплоты и одинаковых максимальных температурах с помощью T, S-диаграммы. На рис. 57 цикл с изохорным подводом теплоты изображен площадью 1234, цикл с изобарным подводом теплоты площадью 1534; максимальная температура в точке 3 у них одинакова. Количество отведенной теплоты в обоих циклах изображается площадью 6147. Так как подведенное количества теплоты в цикле с изобарным подводом теплоты изображается большей площадью, чем в цикле с изохор-

ным подводом теплоты, т. е. площадь 6537 больше, то КПД цикла с подводом теплоты при больше КПД цикла с подводом теплоты при ,

Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты по среднеинтегральным температурам. Как было указано ранее, термический КПД всех циклов определяется по одному и тому же уравнению где – среднеинтегральная температура процесса отвода количества теплоты, С; – среднеинтегральная температура процесса подвода количества теплоты, С. При сравнении циклов с разными степенями сжатия, рис. 57, получаем, что температура изобарного подвода теплоты больше, чем температура изохорного подвода теплоты, а температура в обоих циклах одинакова. Отсюда следует, что