Цикл ДВЗ з ізохорним підведенням теплоти (цикл Отто,1877р.)

1 – циліндр;

2 – поршень;

3 – всмоктувальний клапан;

4 – вихлопний клапан.

Розглянемо робочий процес цього дви-гуна. Об’єм між поршнем в лівому його положені та стінкою циліндра називається камерою стиснення (камерою згоряння).

У цих двигунах використовується рідке легке паливо. Горюча суміш (бензин і пові-тря) готується у спеціальному пристрої ззо-вні циліндра – карбюраторі. Тому такі дви-гуни називаються карбюраторними. Робо-чий процес полягає в наступному:

Поршень починає рухатися вправо, і через клапан 3 в циліндр всмоктується го-рюча суміш. У точці 1 поршень приходить в крайнє праве положення і починає рухати-ся вліво.

1-2 – адіабатний процес стиснення го-рючої суміші. У точці 2 стискується прибли-зно до тиску і . У стані 2 за допомогою стороннього джерела запалюється горюча суміш. Так як ця су-міш знаходиться під час достатньо високої температури, легко запалюється і швидко горить, то згоряння палива проходить тео-ретично ізохорно.

2-3 – ізохорний процес згоряння палива в циліндрі двигуна;

3-4 – адіабатний процес розширення продуктів згоряння.

У точці 4 відкривається вихлопний кла-пан 4, і тиск у циліндрі різко падає. 4-5 – ізохорне падіння тиску, відводиться тепло-та. Поршень іде вліво.

5-6 – виштовхування продуктів згорян-ня з циліндра.

У точці 6 поршень знаходиться у край-ньому лівому положенні . 6 -O^’ - розши-рення газів у камері згоряння. З точки О` починається новий цикл. Робочим процесом є тільки процес 3-4. Інші процеси є лише підготовчими. Відстань між лівим і правим положенням поршня називається хід, або такт. Весь цикл виконується за чотири такти, і тому цей двигун називається чотирьохтак-тним. Цей робочий процес називається ще індикаторна діаграма.

Лекція №18

Теоретичний цикл Отто

У pv – діаграмі, для m=1кг:

1 – початковій стан робочого тіла;

1-2 – адіабатний процес стиснення;

2-3 – ізохорний процес підведення теп-лоти, до робочого тіла підводиться одиниць теплоти;

3-4 – адіабатний процес розширення робочого тіла;

4-1 – ізохорний процес відведення теп-лоти від робочого тіла, відводиться одиниць теплоти.

Характеристиками циклу є дві величи-ни:

1. , де – ступінь стиснення; – об’єм робочого тіла у стані 1, або повний об’єм циліндра; – об’єм у камері стиснення.

2. , де – це ступінь поперед-нього підвищення тиску.

Ефективність роботи двигуна визначає-ться термічним ККД цього циклу:

(1)

k – коефіцієнт Пуассона, або показник степеня адіабати.

З рівняння (1) ми бачимо, що ККД цьо-го циклу залежить від двох величин: від ступеня стиснення і коефіцієнта k, який в даному випадку характеризує ступінь зба-гачення горючої суміші. З формули (1) ви-дно, що чим бідніша суміш, тим ККД цик-лу вище, тим більше значення k. Для пові-тря k=1,4.

26мехм1,4		0,43
1,4		0,59
1,3		0,41
17л 1,3		0,48

*§2 Цикл ДВЗ з ізобарним підведенням теплоти (цикл Дизеля, 1897р.)

Для підвищення ступеня стиснення в циліндрі двигуна Дизель запропонував цикл з роздільним стисненням повітря і палива. У циклі Отто неможливо викорис-товувати ступінь стиснення вище 9, так як укінці стиснення отримаємо температуру вищу, ніж температура самозапалення го-рючої суміші.

Схема двигуна та робочий процес циклу Дизеля:

1 – циліндр;

2 – поршень;

3 – всмоктувальний клапан;

4 – вихлопний клапан;

5 – форсунка.

Поршень рухається вправо, і в циліндр всмоктується чисте повітря. У точці 1 завершується процес всмоктування, значить, 0-1 – це ізобарний процес всмоктування повітря в циліндр.

1-2 – поршень іде вліво і стискується повітря адіабатно.

У точці 2 тиск досягає , а температура – . У точці 2 по-чинає працювати форсунка. За допомогою компресора стиснуте паливо передається до форсунки 5, і так як у цей час у циліндрі температура вище за температуру самоза-палення, паливо згоряє під час сталого тис-ку, і поршень рухається вправо.

2-3 – це ізобарний процес підведення теплоти.

У точці 3 перестає працювати форсун-ка, і продукти згоряння продовжують роз-ширюватись в адіабатному процесі 3-4. У точці 4 відкривається вихлопний клапан 4, об’єм циліндра з’єднується з атмосферою і в циліндрі різко падає тиск.

4-5 – ізохорний процес зниження тиску в циліндрі. Далі поршень рухається вліво, відкривається клапан 4, і йде виштовхував-ння продуктів згоряння з циліндра.

5-6 – ізобарний процес виштовхування газів з циліндра.

6-0` – розширення з камери згоряння.

З точки 0` цикл повторюється.

Теоретичний цикл Дизеля

1 – початковий стан робочого тіла;

1–2 – адіабатне стиснення робочого ті-ла;

2-3 – ізобарне підведення теплоти до робочого тіла;

3-4 – адіабатне розширення робочого ті-ла;

4-1 – ізохорне відведення теплоти від робочого тіла.

Характеристики:

;

;

– ступінь попереднього розширення.

ККД цього циклу декілька вище, ніж ККД циклу Отто:

.

1,35		1,5	0,52
1,35			0,62

Недоліком цього двигуна є наявність компресора, на роботу якого витрачається до 10% потужності двигуна. Перевагою є те, що можна використати більш дешеве рідке паливо.