21.Термодинамический цикл двс – цикл Отто

Идеализируя рабочий цикл двигателей быстрого сгорания получаем термодинамический цикл, назыв аемый циклом Отто

В этом цикле адиабата 1-2 соответствует процессу сжатия рабочей смеси, изохора 2-3 – процессу горения топлива, адиабата 3-4 – расширению продуктов сгорания, наконец, изохора 4-1 соответствует в четырехтактном двигателе сразу двум процессам–выхлопу отработавших газов и всасыванию новой порции рабочей смеси, а в двухтактном двигателе– выхлопу и продувке цилиндра.

Таким образом, идеализация работы двигателя сводится в основном к тому, что химическая реакция горения, сопровождающаяся выделением тепла, заменяется обратимым подводом тепла извне, а смена рабочего тела заменяется процессом, происходящим с одним и тем же рабочим телом, но сопровождающиеся отводом тепла.

Термический к.п.д. цикла Отто составляет

.

Разделив и умножив числитель дроби на Т₁, а знаменатель на Т₂, получим

.

Сравнив адиабаты 1-2 и 3-4, можно показать, что

и, следовательно, .

Основной характеристикой цикла Отто является степень сжатия , т. е. отношение всего объема цилиндра к объему камеры сжатия. Чтобы найти зависимость термического к.п.д. oт степени сжатия, используем формулу (4.16)

, откуда получаем .

Из этого выражения видно, что термический к.п.д. цикла Отто зависит только от степени сжатия и с ее, увеличением возрастает.

22.Устройство и работа четырёхтактного дизеля.

П ереходя к циклам двигателей постепенного сгорания рассмотрим устройство и работу четырехтактного дизеля. Главные части этого двигателя – цилиндр 1, поршень 2, шатун 3 и коленчатый вал 4. В крышке имеются всасывающий клапан 5, выхлопной клапан 6 и форсунка 7.

Н а индикаторной диаграмме двигателя т1 соответствует крайнему верхнему положению поршня. Когда поршень подходит к этому положению, открывается всасывающий клапан и начинается первый ход поршня сверху вниз со всасыванием наружного воздуха. Этот процесс идет при небольшом разрежении в цилиндре и изображается линией 1-2. Перед началом следующего хода поршня всасывающий клапан закрывается и второй ход поршня (снизу вверх) сопровождается сжатием воздуха по линии 2-3.

Степень сжатая в этих двигателях бывает высокой (ε = 12÷20), поэтому при сжатии воздуха сильно повышается давление, а вместе с ним и температура, которая в конце сжатия получается на 200 – 300°С выше температуры самовоспламенения топлива. Поэтому, когда в начале третьего хода (сверху вниз) через форсунку впрыскивается порция топлива, последнее по мере поступления в цилиндр воспламеняется и сгорает.

За время сгорания топлива поршень успевает отойти от своего крайнего положения на некоторую часть хода, поэтому при горении давление не возрастает резко, как в двигателях быстрого сгорания, а остается более или менее постоянным и процесс горения изображается линией 3-4, близкой к горизонтали.

Остальная часть третьего хода поршня сопровождается расширением продуктов сгорания по линии 4-5, поэтому этот ход является рабочим.

Перед началом следующего хода открывается выхлопной клапан и во время четвертого хода (снизу вверх) отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Этот процесс происходит при давлении в цилиндре несколько большем, чем атмосферное, и изображается линией 5-1.