7.2. Теоретический цикл двигателей с подводом теплоты при постоянном объеме.

Автомобильные бензиовые двигатели, работают по циклу, в котором горючая смесь, вошедшая в цилиндр во время впуска, сжимается, поджигается искрой и быстро сгорает в момент нахождения поршня около ВМТ, т. е. при почти неизменяемом объеме к рабочему телу-газу подводится тепло Q1.

Индикаторная диаграмма теоретического цикла показана на рис. 27. При положении поршня в ВМТ (точка z диаграммы) сообщение теплоты прекращается. Затем газ адиабатически расширяется, его внутренняя энергия частично превращается во внешнюю механическую работу.

Рис. 27. Индикаторная диаграмма теоретического цикла с подводом теплоты при

постоянном объеме

Для повторения цикла надо вернуть газ в начальное состояние, характеризуемое точкой a индикаторной диаграммы. Для этого необходимо охладить газ, заключенный в цилиндре, т. е. отнять теплоту, представляющую собой долю Q2 от ранее введенной теплоты Q1.

Таким образом, даже при осуществлении теоретического цикла часть вводимой теплоты теряется и, следовательно, не может быть полного превращения теплоты в работу. Степень преобразования теплоты в работу любого теоретического цикла оценивается термическим КПД. В теоретическом цикле какие-либо дополнительные тепловые потери, за исключением количества теплоты Q2, отсутствуют. Поэтому в полезную работу превращается разность количеств теплоты Q1 – Q2, тогда термический КПД можно выразить формулой:

7.3. Теоретический цикл двигателей с подводом тепла при постоянном объеме и постоянном давлении (смешанный цикл)

По этому циклу работают двигатели с воспламенением от сжатия – дизели. Для самовоспламенения впрыскиваемого топлива степень сжатия должна быть не ниже 14. Индикаторная диаграмма теоретического цикла представлена на рис. 33. В этом цикле подвод теплоты Q1 осуществляется как при постоянном объеме Q1' так и при постоянном давлении Q1'' (см. рис.33):

Рис. 33. Индикаторная диаграмма смешанного теоретического цикла

На основе проведенного анализа можно сделать следующие выводы.

1. Значения основных термодинамических показателей цикла со смешанным подводом теплоты находятся между значениями соот­ветствующих показателей циклов с подводом теплоты при V=const и р=const.

2. Циклы с подводом теплоты при V= const и р=const являются част­ными случаями цикла со смешанным подводом те­плоты.

3. В цикле со смешан­ным подводом теплоты при увеличении доли теп­лоты, подводимой при V= const, и при уменьшении доли теплоты, подводимой при р=const, повышаются значения те­рмического КПД и среднего давления цикла.

4. Цикл со смешанным подводом теплоты целесообразно при­менять при значительных степенях сжатия (больше 12) и с возможно большими значениями степени повышения давления. По данному циклу работают все быстроходные автомобильные и тракторные дизели без наддува.

5. КПД цикла со смешанным подводом теплоты может превы­шать КПД двигателей с искровым зажиганием (цикл при V= const) за счет возможного использования более высоких значений степени сжатия.