10. Циклы двигателей внутреннего сгорания

10.1 Цикл Отто (цикл быстрого горения с подводом теплоты при постоянном объеме)

Рис. 44

На графиках изображен цикл Отто в р-v и Т-s координатах (рис. 44). На обоих рисунках: 1-2 –сжатие рабочего тела в цилиндре; 2-3 – горение; 3-4 – расширение рабочего тела (рабочий ход); 4-1 – выхлоп.

Введем обозначения:

Считая 1-2 адиабатным процессом, из соотношения параметров адиа-батного процесса

тогда

. (124)

Для изохоры 2-3

(125)

Для адиабаты 3-4

(126)

Рассматривая степень термодинамического совершенства цикла Отто, подставим в выражение (113) значения подведенного q₁ и отведенного q₂ тепла:

и

Отсюда получим:

(127)

Окончательно

цикла Отто запишется в виде:

(128)

10.2 Цикл Дизеля (цикл медленного горения, с подводом теплоты при постоянном давлении)

Рис. 45

В цикле Дизеля, изображенном на рис. 45: 1-2 – сжатие рабочего тела; 2-3 – горение; 3-4 – расширение рабочего тела; 4-1 - выхлоп. Из рисунка видно, что давление в цилиндре двигателя после самовоспламенения рабочего тела в т.2 не повышается. Это объясняется тем, что в качестве топлива применяется тяжелое жидкое топливо, которое горит медленно.

Введем обозначения:

- степень сжатия,

- степень предварительного расширения,

- степень последующего расширения,

(129)

Аналогично методике анализа цикла Отто, выразим каждую последующую температуру через предыдущую, начиная с Т₁. Для этого запишем соотношение параметров процессов цикла, начиная с т.1:

(130)

(131)

(132)

Затем запишем

через подведенную и отведенную теплоты, которые определим через соответствующие теплоемкости и разности температур и получим выражение

цикла Дизеля:

(133)

10.3 Цикл Тринклера (цикл со смешанным подводом теплоты)

Рис. 46

Цикл со смешанным подводом теплоты характерен для так называемых бескомпрессорных двигателей, работающих на тяжелом топливе, с внутренним смесеобразованием. Впервые такой двигатель был создан в 1904 г. Г.В.Тринк-лером.

Введем следующие обозначения (рис. 46):

=

- степень сжатия,

- степень повышения давления,

- степень предварительного расширения,

- степень последующего расширения, причем

т.к.

и

).

Пользуясь методикой вывода

, использованной в предыдущих двух параграфах, получим

цикла Тринклера.

. (134)

. Подставим полученные значения температур и разделим числитель и знаменатель вычитаемого на с_v. Получим

откуда

(135)

Из последнего выражения можно получить

циклов Дизеля и Отто.

Так, для цикла Дизеля (

(133)

Для цикла Отто (

:

(128)