Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)

В качестве топлива в таких двигателях применяются легкое топливо и газообразное (бензин, керосин, генераторный или светильный газ).

В поршневых двигателях рабочим телом являются смесь воздуха и паров жидкого топлива (на начальном участке цикла) и газообразные продукты сгорания на остальных участках цикла.

На рис.11.1 приведен термодинамический цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме в vP- и sT-диаграммах для 1 кг рабочего тела.

Цикл состоит из следующих процессов: 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела в цилиндре; 2-3 – подвод теплоты при постоянном объеме; 3-4 - адиабатное расширение рабочего тела; 4-1 – отвод теплоты при постоянном объеме.

Параметрами, характеризующими данный цикл, являются:

- степень адиабатного сжатия; - степень повышения давления. Термический КПД цикла определяется по формуле:

. (11.3)

Рис. 11.1. Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом

теплоты при постоянном объеме:

а - в vP- диаграмме; б – в sT-диаграмме.

Количество теплоты, подводимое к рабочему телу в процессе 2-3:

. (11.4)

Количество теплоты, отводимое в изохорном процессе 4-1:

. (11.5)

Количество подведенной теплоты и отведенной можно определить через параметры цикла. Для этого температуры и выражаются через температуру и параметры цикла и .

Таблица 11.1 - Определение температуры в характерных точках цикла с изохорным подводом теплоты

Процесс	Формулы
1-2 - адиабатный
2-3 – изохорный
3-4- адиабатный

После преобразований:

; .

. (11.6)

Из выражения (11.6) видно, что термический КПД цикла с подводом теплоты при зависит от степени сжатия рабочего тела (конструкции двигателя) и показателя адиабаты k рабочего тела, совершающего цикл. От степени повышения давления термический КПД не зависит. В современных двигателях =7¸12. При значениях =10¸12 темп возрастания уменьшается. Степень сжатия ограничивается температурой самовоспламенения горючей смеси. При высоких степенях сжатия значительно повышаются температура и давление в конце сжатия. Так, при некоторых значениях часто еще до прихода поршня в левое крайнее положение происходит воспламенение горючей смеси, т.е. возникает ее детонация. При этом процесс сгорания нарушается, мощность двигателя падает, расход топлива возрастает. Поэтому каждому виду топлива соответствует своя степень сжатия.

На рис. 11.2 приведены два цикла с различной степенью сжатия . Из рисунка видно, что при равенстве пл. 67810 = пл. 6235, но при разных степенях сжатия термический КПД больше у цикла с большей степенью сжатия, т.к. в окружающую среду отводится меньшее количество теплоты, т.е. пл. 61910 < пл. 6145.

Работа цикла:

(11.7)

Из выражения (11.7) видно, что работа, получаемая за цикл, зависит от начальной температуры и параметров цикла и .

Рис. 11.2. Влияние степени сжатия на величину цикла двигателя внутреннего сгорания

с подводом теплоты при и