6.3. Цикли двигунів внутрішнього згоряння

Основними елементами двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) служить циліндр із поршнем, кривошипно-шатунний механізм, що всмоктувальні і нагнітальні клапана. По виду процесу підведення теплоти (згоряння палива) розрізняють: 1 – цикл із підведенням теплоти при v=const, цикл Отто; 2 – цикл із підведенням теплоти при Р=const, цикл Дізеля, 3 – цикл із підведенням теплоти при v=const і Р=const, цикл Трінклера.

Цикл із підведенням теплоти при v=const

Рис. 6.3. Цикл Отто.

1-2 – адіабатне стискування паливоповітряної суміші в циліндрі, суміш утворюється в карбюраторі;

2-3 – ізохорне горіння палива, підведення теплоти q₁ у циклі; паливо загоряється за допомогою електричної свічки;

3-4 – адіабатне розширення продуктів згоряння палива, робочий хід поршня, виконання роботи;

4-1 – ізохорний вихлоп газів, відведення теплоти q₂ в циклі.

Характеристикою циклу є ступінь стискування

де v₁ – питомий обєм у точці 1, м³/кг;

v₂ – питомий обєм у точці 2, м³/кг.

Для реальних карбюраторних двигунів степінь стискування не перевищує 7÷12.

Термічний к.к.д. циклу визначається за рівнянням:

де k – показник адіабати, k = с_р/с_v

Цикл із підведенням теплоти при Р = const

Рис. 6.4. Цикл Дізеля.

1-2 – адіабатне стискування повітря в циліндрі;

2-3 – ізобарне горіння палива в циліндрі, підведення теплоти q₁ у циклі: паливо загоряється за рахунок високої температури стиснутого повітря і в циліндр подається насосом;

3-4 – адіабатне розширення продуктів згоряння, робочий хід поршня, виконання роботи;

4-1 – ізохорний вихлоп газів, відведення теплоти q₂ у циклі.

Характеристикою циклу є степінь стискування  і степінь попереднього розширення 

Термічний к.к.д. циклу

Ступінь стискування в двигунах, працюючих по циклу Дізеля, досягає 15÷16.

Цикл із підведенням теплоти при v = const, Р = const

Рис. 6.5. Цикл Трінклера.

1-2 – адіабатне стискування повітря в циліндрі;

2-5 – ізохорне горіння палива, підведення теплоти q₁' у циклі; паливо загоряється за рахунок високої температури стиснутого повітря;

5-3 – ізобарне горіння палива, підведення теплоти q₁ у циклі;

3-4 – адіабатне розширення продуктів згоряння, робочий хід поршня, виконання роботи;

4-1 – ізохорний вихлоп газів, відведення теплоти q₂ у циклі.

Характеристикою циклу є степінь стискування , степінь попереднього розширення  і степінь підвищення тиску λ

Для розрахунку температури у вузлових точках циклу рекомендуються такі співвідношення:

для адіабатного процесу стискування 1-2

Т₂ = Т₁   ^k-1

для ізохорного процесу 2-5

Т₅ = λ · Т₂ = Т₁·  ^k-1· λ

для ізобарного процесу 5-3

Т₃ =  · Т₅ = Т₁·  ^k-1· λ· 

для адіабатного процесу розширення 3-4

тоді

Термічний к.к.д. циклу.

По числу тактів або ходів поршня, за які виконується цикл, двигуни поділяють на двотактний, здійснюючий робочий цикл за два ходи поршня, тобто за один оборот вала і чотиритактні, у яких робочий цикл відбувається за чотири ходи поршня і два обороти вала.