Термический КПД цикла

Согласно определению

.

Подставляя вместо q₂ и q₁ выражения (2.9) и (2.8), получим

или

. (2.11)

Уравнение (2.10) показывает, что работа цикла тем больше, чем больше степень сжатия s и степень повышения давления λ.

Увеличение степени сжатия на одном и том же двигателе можно достигнуть, уменьшая объем камеры сгорания V₂. Увеличение степе­ни повышения давления можно осуществить путем увеличения ко­личества подводимой теплоты q₁.

Уравнение (2.11) показывает, что термический КПД цикла зави­сит только от степени сжатия и растет с его увеличением.

Однако увеличение степени сжатия ограничивается свойствами горючей смеси, состоящей из топлива и воздуха, которая способна воспламеняться без специального поджигания. Для этого достаточ­но, чтобы температура горючей смеси была равна температуре ее са­мовоспламенения.

В конце такта сжатия Т₂ = Т₁ε^k-1, т. е. Т₂ растет с увеличением ε. Поэтому, увеличивая ε, можно получить температуру вспышки ра­ньше, чем поршень придет в ВМТ, что приведет к ненормальной работе двигателя и даже его поломке. Результатом такого ограниче­ния является то, что у существующих бензиновых двигателей сте­пень сжатия доходит лишь до 7—12 единиц.

Кроме того, анализ показывает, что при дальнейшем наращива­нии степени сжатия рост термического КПД замедляется.

Увеличение степени повышения давления λ влечет за собой уве­личение максимального давления в цикле (так как в этом случае подводится большее количество теплоты q₁). Это приводит к увели­чению значений сил, действующих в кривошипно-шатунном меха­низме, что вызывает потребность в изготовлении более прочного двигателя, а значит и более тяжелого. Кроме того, возрастает макси­мальная температура цикла, а это приводит к росту термической на­пряженности двигателя.

Таким образом, термический КПД и работа двигателей, работа­ющих по циклу Отто, ограничены значениями λ и ε. Поэтому двига­тели, появившиеся в 80-х годах, нуждались в усовершенствовании. Однако карбюраторные двигатели, работающие по циклу Отто, по­лучили широкое распространение. Они применяются на легковых и грузовых автомобилях.