5. Сравнение Циклов Отто, Дизеля и Тринклера для случая, когда подводимое тепло и степень сжатия одинаковы

Существующие теоретические циклы ДВС различаются между собой по характеру процессов подвода теплоты и отдачи ее холодному источнику:

1. Цикл с подводом тепла при постоянном объеме (цикл Отто). Характерен для карбюраторных ДВС с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением топлива (бензиновые и газовые двигатели). Цикл Отто – частный случай цикла Тринклера при p=1.

2. Цикл подводом тепла при постоянном давлении (цикл Дизеля). Был реализован в компрессорных двигателях, где топливо распылялось в рабочем цилиндре при помощи специального воздушного компрессора. В настоящее время именно такие двигатели. Цикл Дизеля – частный случай цикла Тринклера при λ=1.

3. Цикл с подводом части теплоты при постоянном объеме и части теплоты при постоянном давлении (смешанный цикл – цикл Тринклера).

Легко показать, что выражение для термического КПД смешанного цикла содержит в себе частные случаи выражения термических КПД изохорного и изобарного циклов неполного расширения.

Расчет цикла Отто

Точка 1,2. Степень сжатия для сравниваемых циклов одинакова, следовательно, параметры рабочего тела в точках 1 и 2 одинаковы.

, ,

, ,

Процесс 2-3 изохорный, поэтому

Теплота, подводимая в процессе, равна суммарной теплоте по циклу Тринклера.

Точка 3. Величина температуры и давления:

Изменение энтропии:

Для адиабатного процесса 3-4 расширения:

Для изохорного процесса 4-1:

Теплота отводится в процессе 4-1:

Рассчитываем термический КПД цикла:

Таблица 8. Параметры рабочего тела в цикле Отто при одинаковом подводе тепла и степени сжатия.

параметры	1	2	3	4
P,МПа	0,1078	6,1	15,14	0,28
V, м /кг	0,81	0,046	0,046	0,81
T,K	303,15	977,7	2427,38	750,74

Строим график сравнения циклов в TS-диаграмме для данного случая.

;

Процессы 2-3 и 4-1 являются изохорными:

;

Таблица 9. Положение промежуточных точек при изохорном процессе.

	0	77,8	155,6	233,4	311,2	389	466,8	544,6	622,38
	977,7	1092,63	1221,07	1364,62	1525,04	1704,31	1904,66	2128,56	2380,15
	303,15	338,79	378,61	423,12	472,86	528,45	590,57	660	737,56

Расчет цикла Дизеля

Точка 1,2. Степень сжатия для сравниваемых циклов одинакова, следовательно, параметры рабочего тела в точках 1 и 2 одинаковы.

; ;

; ;

Процесс 2-3 изобарный, поэтому

Теплота, подводимая в процессе, равна суммарной теплоте по циклу Тринклера.

Точка 3. Величина температуры и объема:

Изменение энтропии:

Для адиабатного процесса 3-4 расширения:

Для изохорного процесса 4-1:

Теплота отводится в процессе 4-1:

Рассчитываем термический КПД цикла:

Таблица 10. Параметры рабочего тела в цикле Дизеля

параметры	1	2	3	4
P, МПа	0,1078	6,1	6,1	0,29
V, м /кг	0,81	0,046	0,094	0,81
T, K	303,15	977,7	2006,34	829,67

Строим график сравнения циклов в TS – диаграмме для данного случая

;

Таблица 11. Положение промежуточных точек при изобарном и изохорном процессе

	0	88,69	177,38	266,07	354,76	443,45	532,14	620,83	709,52
	977,7	1069,62	1170,2	1280,21	1400,57	1532,25	1676,31	1833,92	2006,34
	303,15	344,1	390,58	443,34	503,22	571,2	648,34	735,92	829,67

Из сравниваемых циклов наибольшая максимальная температура достигается в цикле Отто, наименьшая в цикле Дизеля. Максимальное давление и максимальная температура в цикле Отто выше, чем в цикле Тринклера. Отсюда вывод: изохорное сжигание эффективнее изобарного. Цикл Дизеля, с технологической точки зрения предъявляет наименьшие требования к материалам, TS – диаграмма для этого случая представлен на рис.4.