Циклы поршневых двигателей

Двигатели внутреннего сгорания ДВС наиболее распространенный тепловой двигатель в мире. Исключительная роль двигателя внутреннего сгорания в энергетике сельского хозяйства. Они являются источниками энергии тракторов, автомобилей, комбайнов, различных сельскохозяйственных машин и установок, применяемых в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности.

В зависимости от способа подвода теплоты различают три термодинамических цикла ДВС:

1) цикл с подводом теплоты при ν =const (рисунок 2.1а);

2) цикл с подводом теплоты при Р=const (рисунок 2.1б);

3) цикл со смешанным подводом теплоты при ν =const и Р= const (рисунок 2.1в).

По циклу со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера) работают все двигатели с внутренним смесеоб­разованием (ди­зели).

Цикл с подводом теплоты при ν =const (цикл Отто) характерен для двигателей с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые двигатели).

Двигатели, работающие с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля), в настоящее время не находят применение и поэтому не рассматриваются.

Сравнение обобщенного цикла с циклом поршневого ДВС с подводом теплоты при ν =const и Р=const показывает, что в цикле со смешанным подводом теплоты ε _υ =1, параметр будет равен

так как υ ₃=υ ₂ и (υ ₁/υ ₂)^К=ε ^К;

Р₂/Р₁=(υ ₁/υ ₂)^К =ε ^К и Р₄=Р₃, Р₃/Р₂=λ.

Тогда термический кпд обобщенного цикла с учетом полученного соотношения примет вид

. (14)

По термическому кпд цикла оценивается степень совершенства тепловых двигателей.

Работа цикла подсчитывается с учетом термического кпд смешанного цикла

W_ц=q₁-q₂=η _t^cмּ q₁. (15)

Количество подведенной теплоты q₁ подсчитывается по формуле 9, а количество отведенной теплоты с учетом того, что ε _υ =1 и λ _р=ρ ^кּ λ.

Q₂=c_υ ∙ T₁(λ ∙ ρ ^к-1) (16)

Если цикл с подводом теплоты при υ =const, то ε _υ =1, ρ =1 формула 14 принимает вид

. (17)

Таким образом, термический кпд цикла со смешанным подводом теплоты зависит от свойства рабочего тела (К) и конструкции двигателя (ε, λ, ρ). С увеличением ε, λ и уменьшением ρ, η _t цикла со смешанным подводом теплоты увеличивается.

У цикла с подводом теплоты при υ =const термический кпд зависит от свойства рабочего тела (К) и конструкции двигателя (ε).

Одним из важнейших показателей работы двигателей внутреннего сгорания является среднее цикловое давление Р_t, определяемое отношением удельной работы цикла W_Ц к рабочему объёму цилиндра двигателя (рисунок 2, в).

, (18)

где V_h –рабочий объём цилиндра.

Если в место работы подставим его значение, то получим

, (19)

где η _t определяется по формуле 14 для цикла со смешанным подводом

теплоты.

Для цикла с подводом теплоты при υ =const

, (20)

где η _t определяется по формуле 17.