Цикли двигунів внутрішнього згоряння

 

Основними елементами двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) служить циліндр із поршнем, кривошипно-шатунний механізм, що всмоктувальні і нагнітальні клапана. По виду процесу підведення теплоти (згоряння палива) розрізняють: 1 – цикл із підведенням теплоти при v =const, цикл Отто; 2 – цикл із підведенням теплоти при Р =const, цикл Дізеля, 3 – цикл із підведенням теплоти при v =const і Р =const, цикл Трінклера.

 

Цикл із підведенням теплоти при v =const

 

 

Рис. 6.3. Цикл Отто.

 

1-2 – адіабатне стискування паливоповітряної суміші в циліндрі, суміш утворюється в карбюраторі;

2-3 – ізохорне горіння палива, підведення теплоти q ₁ у циклі; паливо загоряється за допомогою електричної свічки;

3-4 – адіабатне розширення продуктів згоряння палива, робочий хід поршня, виконання роботи;

4-1 – ізохорний вихлоп газів, відведення теплоти q ₂ у циклі.

 

Характеристикою циклу є ступінь стискування

де v ₁ – питомий об¢єм у точці 1, м³/кг;

v ₂ – питомий об¢єм у точці 2, м³/кг.

 

Для реальних карбюраторних двигунів степінь стискування не перевищує 7÷12.

Термічний к.к.д. циклу визначається за рівнянням:

де k – показник адіабати, k = с_р /с _v

 

Цикл із підведенням теплоти при Р = const

 

 

Рис. 6.4. Цикл Дізеля.

 

1-2 – адіабатне стискування повітря в циліндрі;

2-3 – ізобарне горіння палива в циліндрі, підведення теплоти q ₁ у циклі: паливо загоряється за рахунок високої температури стиснутого повітря і в циліндр подається насосом;

3-4 – адіабатне розширення продуктів згоряння, робочий хід поршня, виконання роботи;

4-1 – ізохорний вихлоп газів, відведення теплоти q ₂ у циклі.

 

Характеристикою циклу є степінь стискування e і степінь попереднього розширення r

Термічний к.к.д. циклу

 

Ступінь стискування в двигунах, працюючих по циклу Дізеля, досягає 15÷16.

 

 

Цикл із підведенням теплоти при v = const, Р = const

 

 

Рис. 6.5. Цикл Трінклера.

 

1-2 – адіабатне стискування повітря в циліндрі;

2-5 – ізохорне горіння палива, підведення теплоти q ₁' у циклі; паливо загоряється за рахунок високої температури стиснутого повітря;

5-3 – ізобарне горіння палива, підведення теплоти q ₁¢¢ у циклі;

3-4 – адіабатне розширення продуктів згоряння, робочий хід поршня, виконання роботи;

4-1 – ізохорний вихлоп газів, відведення теплоти q ₂ у циклі.

 

Характеристикою циклу є степінь стискування e, степінь попереднього розширення r і степінь підвищення тиску λ

Для розрахунку температури у вузлових точках циклу рекомендуються такі співвідношення:

для адіабатного процесу стискування 1-2

 

Т ₂ = Т ₁ × e ^k-1

 

для ізохорного процесу 2-5

Т ₅ = λ · Т ₂ = Т ₁· e ^k-1· λ

 

для ізобарного процесу 5-3

Т ₃ = r · Т ₅ = Т ₁· e ^k-1· λ · r

 

для адіабатного процесу розширення 3-4

тоді

Термічний к.к.д. циклу.

По числу тактів або ходів поршня, за які виконується цикл, двигуни поділяють на двотактний, здійснюючий робочий цикл за два ходи поршня, тобто за один оборот вала і чотиритактні, у яких робочий цикл відбувається за чотири ходи поршня і два обороти вала.