Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)

В двигателях с подводом теплоты при производится раздельное сжатие воздуха и жидкого топлива (горючего), что исключает самовоспламенение и позволяет получить высокие степени сжатия. Давление в конце сжатия порядка 3-4 МПа. Степень сжатия =14¸18.

На рис. 11.3 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 давлении; 3-4 - адиабатное расширение рабочего тела; 4-1 – отвод теплоты при постоянном объеме.

Рис. 11.3. Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания

с подводом теплоты при постоянном давлении:

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

Параметрами, характеризующими данный цикл, являются:

- степень адиабатного сжатия; - степень предварительного расширения;

- степень адиабатного расширения.

Термический КПД цикла определяется по формуле:

.

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

. (11.8)

Количество теплоты, отводимое в изохорном процессе 4-1:

. (11.9)

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

Таблица 11.2 - Определение температуры в характерных точках цикла с изобарным подводом теплоты

Процесс	Формулы
1-2 - адиабатный
2-3 – изобарный
3-4- адиабатный	Т.к. или . Тогда или

После преобразований:

; ; (11.10)

. (11.11)

Из выражения (11.11) видно, что термический КПД данного цикла зависит от степени сжатия , степени предварительного расширения и показателя адиабаты k рабочего тела, совершающего цикл. С увеличением степени сжатия термический КПД увеличивается. При возрастании степени предварительного расширения он уменьшается. Интенсивность роста термического КПД с возрастанием степени сжатия постепенно уменьшается. Величина степени сжатия в двигателе с подводом теплоты при должна обеспечить самовоспламенение топлива и создать температурные условия для быстрого протекания процесса сгорания.

Из рис. 11.4 видно, что при равенстве площадей отведенной теплоты = пл.6145 термический КПД будет больше у цикла с большей степенью сжатия , так как площадь его полезной работы будет больше, чем у двигателя с меньшей степенью сжатия (пл. 1784 > пл. 1234).

Рис. 11.4. Влияние степени сжатия на цикла ДВС с подводом теплоты при и	Рис. 11.5. Влияние количества подведенной теплоты на величину работы цикла ДВС с подводом теплоты при

Работа цикла:

. (11.12)

При и при увеличении теплоты увеличивается объем (рис. 11.5), т.е. возрастает степень предварительного расширения . При этом увеличивается работа цикла и уменьшается термический КПД.

Среднее индикаторное давление в этом цикле определяется выражением:

. (11.13)

Отсюда видно, что среднее индикаторное давление увеличивается при возрастании и .