Цикл двигателя внутреннего сгорания с сообщением теплоты постоянном давлении (цикл Дизеля)

Вданном цикле поршень, совершая первый такт, сжимает воздух до достаточно высоких давлений (30 - 40^.10⁵ Па) Растет температура, применяются также более высокие степени сжатия (14-22). При приближении поршня к ВМТ в верхний объем цилиндра над поршнем впрыскивается под значительным давлением топливо. Физические показатели процесса в этот момент таковы, что топливо самовоспламеняется. Так как топливо постепенно поступает через форсунку, то резкого повышения давления не наблюдается и поэтому можно считать, что тепло (Q_н) поступает в процесс при постоянстве давления. Таким образом, в начале второго такта выполняется изобарический процесс (23, рисунок 1.7).

Далее второй такт осуществляется адиабатически (34) и заканчивается как и в цикле Отто изохорическим (41) выведением теплоты (Q_х) холодильнику (окружающая среда). После полного выброса отработавших газов (третий такт) цилиндр заполняется воздухом (четвертый такт).

Р

Рисунок 1.7- Диаграмма

теоретического цикла Дизеля

авновесный теоретический цикл Дизеля составляется (рисунок 2.3) из последовательности процессов: адиабата 12 - сжатие, изобара 23 - расширение и подвод тепла, адиабата 34 - расширение и изохора 41 - отвод тепла. Также как и цикл Отто, данный цикл характеризуют: степенью сжатия=V₁/V₂, термическим к.п.д. (), средним давление циклар₀=L₀/V_h.

Имеется и характерный только для этого цикла параметр - степень предварительного расширения:

 = V₃/V₂. (1.47)

При количественном рассмотрении цикла найдем вначале выражение для к.п.д. Определительная формула:  = (Q_н + Q_х)/Q_н. Величину Q_н найдем, рассматривая изобарныий процесс 23, а величинуQ_хпо формулам изохорного процесса:

Q_н=M с_р(Т₃-Т₂);Q_х=Mс_v(Т₁-Т₄). (1.48)

Подставляя найденные величины в уравнение для к.п.д., а также заменяя значения температур Т₃,Т₂,Т₄, выраженные через Т₁ после записи соотношений для частных термодинамических процессовТ₂=Т₁^k-1 (из уравнений адиабаты 12); Т₃=Т₂=Т₁ ^k-1  (из уравнений изобары 23); Т₄ = Т₃ ^1-k = Т₁ ^k , получим в итоге:

. (1.49)

Среднее давление цикла найдем, определив все работы цикла: работу изобарического расширения L_23 = (М/)R(Т₃-Т₂); работу адиабатического расширенияL_34 = (М/μ)(k- 1)^-1R(Т₃-Т₄); работу адиабатического сжатияL_12= (М/μ)(k- 1)^-1R(Т₂-Т₁). Полная работа цикла определится алгебраической суммойL₀=L_23+L_34+L_21. После подстановки в эту сумму слагаемых и преобразований получим вначале:

. (1.50)

Затем, определяем среднее давление цикла ( р₀=L₀/V_h). Для этого выражаем величинуV_h черезV₁:V_h=V₁(1 - 1/), а затем вводимр₁= (М/μ)RТ₁ V₁^-1. В итоге получим выражение:

^.(1.51)

Цикл двигателя с сообщением теплоты при постоянных объеме и давлении (смешанный цикл Тринклера)

Смешанный цикл (рисунок 1.8) состоит из адиабатического процесса сжатия 12, изохорического процесса 23, изобарического процессарасширения газов 34, адиабатического расширения 45 и изохорического процесса 51. В процессе 1-2 сжимается воздух, с состояния 2 в систему впрыскивается топливо и начинает сгорать, поставляя теплоту Q₁, после достижения состояния 3 топливо продолжает сгорать, поставляя на участке 34 тепло Q₂. Соотношение величин Q₁ и Q₂ зависит от момента впрыска топлива и поддается плавной регулировке, что делает цикл хорошо управляемым. На участке 51 происходят процессы отдачи теплоты в окружающую среду (холодильник).

Смешанный тепловой цикл, как и прежде рассмотренные циклы двигателей внутреннего сгорания характеризуется во многом уже известными параметрами и характеристиками. Вывод формул для количественного выражения параметров цикла аналогичен рассмотренным в теоретических разделах методических указаний.

Цикл характеризуется следующими, уже известными соотношениями:

степень сжатия:

 = V₁/V₂;

степень предварительного расширения:

 = V₄/V₃ =V₄/V₂;

степень повышения давления:

 = р₃/р₂=р₄/р₂.

Термический к.п.д. цикла Тринклера:

Рисунок 1.8 - Диаграмма

теоретического цикла Тринклера

. (1.52)

Теплоты цикла:

Q_н=Q₁+Q₂=Mс_v(Т₃-Т₂) +Mс_р(Т₄-Т₃₎ ,

Q_х=Mс_v(Т₁-Т₅). (1.53)

Работа цикла:

. (1.54)

Среднее давление цикла :

, (1.55)

где р₀=L₀/V_h ,V_h =V₁-V₂.