Термодинамічні цикли ДВС

Теоретичні PF-діаграми термодинамічної процесу, що протікає в ДВС, дозволяють оцінювати ступінь досконалості робочого циклу реального двигуна. На відміну від робочих циклів, що протікають в реальних двигунах, в термодинамічних циклах допускається наступне:

відсутність будь-яких втрат, крім віддачі теплоти холодного джерела;

цикл протікає з постійною кількістю робочого тіла (газу);

хімічний склад робочого тіла залишається постійним протягом всього циклу;

процеси стиснення і розширення протікають без теплообміну з навколишнім середовищем і теплових втрат.

Отже, термодинамічний цикл є граничним циклом, до якого слід прагнути при здійсненні робочого циклу в реальних двигунах.

Для поліпшення економічності робочого циклу в ДВС бажано збільшувати ступінь стиснення е і використовувати процес згоряння палива з підведенням теплоти при постійному обсязі - цикл Отто (рис. 6.10, а):

1 2 - стиснення газу;

2 3 - нагрівання газу за рахунок підведення теплоти Qb внаслідок чого зростає тиск газу при постійному обсязі;

3 4 розширення газу (робочий хід);

4 1 - охолодження газу за рахунок відведення теплоти Q2.

Теоретичні PF-діаграми термодинамічної процесу, що протікає в ДВС, дозволяють оцінювати ступінь досконалості робочого циклу реального двигуна

Мал. 6.10. Індикаторні діаграми термодинамічних циклів: а - з повідомленням теплоти при постійному обсязі; б - з повідомленням теплоти при постійному тиску; в - з повідомленням теплоти при постійних обсязі і тиску; Кс - обсяг камери стиснення; Розум - робочий об'єм; б ,, £> 'ь б ", - підведена теплота; £? 2 - відведена теплота; Ь - корисна робота; г - точка максимального тиску газів в циліндрі; 1 4 - характерні точки робочого

циклу З підвищенням ступеня стиснення е ККД циклу зростає. Однак при збільшенні е в циліндрах двигуна різко зростають максимальні тиску і температура, а отже, підвищуються втрати на тертя. Тому збільшення ступеня стиснення більше 15 недоцільно, так як це практично не впливає на економічність ДВ С.

Індикаторна діаграма термодинамічної процесу з повідомленням теплоти Qx при постійному тиску і відведення теплоти Q2 при постійному обсязі - циклу Дизеля - показана на рис. 6.10, б:

1 2 - стиснення газу (більш висока ступінь стиснення у порівнянні з циклом Отто;

2 3 - внаслідок підведення теплоти Qx збільшується обсяг при постійному тиску;

3 4 - розширення газу;

4 1 - відведення теплоти Q2 від газу при постійному обсязі.

У процесі стиснення (адіабата 1-2) вся витрачена робота йде на підвищення внутрішньої енергії робочого тіла, т. Е. Його температури. В даному циклі (2-3) підведена теплота Qx витрачається на підвищення внутрішньої енергії робочого тіла і виконання зовнішньої роботи. У процесі розширення (3-4) робочого тіла відбувається робота L з подолання опору зовнішніх сил. Ізохорний процес (4-1) відповідає відведення теплоти Q2 від робочого тіла.

Індикаторна діаграма узагальненого ідеального термодинамічної циклу (змішаний цикл) зображена на рис. 6.10, в:

1 2 стиснення робочого тіла;

2 z - підведення теплоти Q \ при постійному обсязі;

Z-3 - підведення теплоти Q '\ при постійному тиску, при якому виконується корисна робота;

3 4 - розширення (4 ^ 1) робочого тіла, при якому відбувається корисна робота - відведення теплоти Q2 при постійному обсязі.

Корисна робота L, отримана в ідеальній тепловій машині, зображується площею 1-2-z-3 4 1, розташованої усередині діаграми термодинамічної циклу.

Ступінь використання теплоти в термодинамічній циклі (ідеальному) називається термічним коефіцієнтом корисної дії теплової машини і визначається за формулою л _ Qi-Qi _ L

Ідеальні цикли необхідні для порівняння індикаторних діаграм дійсних машин. За величиною відхилення дійсних циклів від ідеальних намічають заходи щодо вдосконалення реальних двигунів.