2.2 Цикл двс с подводом теплоты при постоянном давлении
(цикл Дизеля)
Невысокие значения
термического КПД ДВС, работающих по
циклу с 
обусловлены малыми допустимыми
значениями степени сжатия ε(до ε ≈9).
В 1893 году немецкий инженер Рудольф Дизель получил немецкий патент на ДВС, работающий при высоких степенях сжатия (до ε ≈20). В цикле Дизеля воздух и топливо сжимаются раздельно и лишь затем смешиваются, образуя горючую смесь, которая самовоспламеняется.
Двигатели, работающие по циклу Рудольфа Дизеля, называются дизелями. Общепринято определять дизель, как поршневой ДВС с воспламенением от сжатия.
В цикле Дизеля воздух поступает в цилиндр ДВС и сжимается без топлива поршнем до ε= 14..18. При адиабатном сжатии атмосферного воздуха до ε=14..18 его давление в конце процесса сжатия повышается до 3..4 МПа, а температура – до 500..800 °С. В конце сжатия воздуха (ВМТ) в цилиндр подается жидкое топливо, распыленное в форсунках воздухом из специального компрессора под давлением 5..9 МПа. (Такие дизели называют компрессорными дизелями). Внутри цилиндра при этом образуется горючая смесь топлива и сжатого воздуха, которая самовоспламеняется вследствие высокой температуры воздуха. После самовоспламенения горючей смеси и начала движения поршня из ВМТ подача топлива в цилиндр не прекращается. Такой режим сжигания горючей смеси при одновременном увеличении объема, освобождаемого поршнем, обеспечивает практически изобарный процесс горении. Регулировка режима горения осуществляется топливной форсункой. На рис 2.3. изображена теоретическая индикаторная диаграмма компрессионого дизеля.
Цикл Д изеля на P-V и T-S диаграммах представлен на рис 2.4.
Рис. 2.3.Теоретическая
индикаторная диаграмма
компрессионного дизеля.
Рис2.4.Цикл ДВС
с подводом теплоты при 
(цикл Дизеля) на P-V
и T-S
диаграммах.
На рис 2.3.: 0-1 – всасывание воздуха в цилиндр;1-2 – адиабатное сжатие воздуха в цилиндре; 2-3 – процесс горения топлива; 3-4 – адиабатное расширение продуктов сгорания после прекращения впрыска топлива в цилиндр;4-1-0 – выхлоп продуктов сгорания в атмосферу.
Термодинамический цикл на рис 2.4. однозначно определяется значениями термодинамических параметров в начальном состоянии (точка 1) и двумя характеристиками цикла:
- степень сжатия;
и
- степень
предварительного расширения;
-
подведенная теплота;
-
отведенная теплота;
Термический КПД цикла
,
где
- показатель адиабаты.
Точка 2
;
(2.13.)
или
(2.14.)
Точка 3
или
(2.15.)
(2.16.)
или
(2.17.)
Точка 4
или
(2.18.)
или
(2.19.)
Подставляя в
формулу для 
значения 
получим
или
(2.20.)
Из сравнения
термического КПД цикла Отто 
(2.9.) с полученным выражением для
термического КПД цикла Дизеля (2.20.)
видно, что они отличаются только
множителем у 
:
Таким образом,
при одинаковых степенях сжатия 
> 
Если взять
одинаковые максимальные давления
(
на
рис 2.4. и 
на рис 2.1.), одинаковые максимальные
температуры (
на
рис 2.4. и 
на рис 2.2.) и одинаковые значения
отводимой теплоты
,
то, как следует из рис 2.5., при различных
>
Т
аким
образом, рабочий процесс ДВС с
самовоспламенением горючей смеси от
сжатия при больших ε (ε= 14..18), выгоднее,
чем рабочий процесс по циклу Отто (ε=
4..9) и искровым зажиганием.
В компрессорных дизелях используется дешевое жидкое нефтяное топливо: керосиновое, газойлевые и соляровые фракции нефти – для
Рис 2.5. Сравнение циклов с
подводом
теплоты при 
и при
:
быстроходных дизелей; более тяжелые фракции или остаточные нефтепродукты - для тихоходных дизелей.
Дизели экономичны, поэтому широко применяются на судах, тепловозах, грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях.
Основной характеристикой дизельного топлива является цетановое число.
Справка:
Цетановое число численно равно процентному (по объему) содержанию цетана ( цетановое число принято за 100), в его смеси с α – метилнафтолином ( цетановое число принято за 0), эквивалентной по воспламенительным свойствам испытуемому топливу при стандартных условиях испытаний.
Цетан (гексадекан),
, насыщенный алифатический углеводород;
бесцветная жидкость с температурой
кипения 287,5° С.