Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении

Степень сжатия ε в цикле может быть существенно повышена, если сжимать не горючую смесь, а чистый воздух, а затем в конце про­цесса сжатия ввести в цилиндр горючее вещество.

Именно на этом основан цикл Дизеля (названный по имени не­мецкого инженера Р. Дизеля, построившего в 1887 г. двигатель, ра­ботавший по этому принципу). Степень сжатия в двигателях с цик­лом Дизеля обычно достигает 15—20 единиц.

В цилиндр двигателя засасывается чистый воздух, затем сжима­ется до тех пор, пока его температура не станет выше температуры самовоспламенения топлива. Такой температуры воздух должен до­стичь в конце хода поршня. Тогда в цилиндр через специальную форсунку подается распыленное жидкое топливо. У Дизеля это топ­ливо подавалось к форсунке сжатым воздухом, который в свою оче­редь нагнетался компрессором под давлением 5—6 МПа. Распыля­ясь через форсунку, топливо воспламенялось в цилиндре и сгорало примерно при постоянном давлении, так как поршень в этот мо­мент перемещался, объем увеличивался.

После прекращения подачи топлива продукты сгорания расши­ряются до тех пор, пока поршень не достигнет крайнего положения.

На рис. 3 показана индикаторная диаграмма поршневого ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении. Кривая 1—2 соот­ветствует процессу адиабатного сжатия, прямая 2—3 — процессу подвода теплоты при постоянном давлении, кривая 3—4 — процессу адиабатного расширения, а прямая 4— 1 — процессу отвода теплоты при постоянном объеме.

Рис. 3. Цикл поршневого ДВС с подводом теплоты
при посто­янном давлении

Характеристиками цикла явля­ются степень сжатия ε и степень предварительного расширения ρ:

,

где v₃ — объем рабочего тела в конце подвода теплоты; v₂ — объем рабоче­го тела в начале подвода теплоты.

Двигатели, работающие по данному циклу, имеют ε от 12 до 20, а ρ от 1,5 до 2,5.

Используя метод, применяемый при определении КПД и удель­ной работы в цикле Отто, в данном случае получим формулы для определения работы цикла:

t wx:val="Cambria Math"/><w:b/><w:i/><w:sz w:val="36"/><w:sz-cs w:val="36"/></w:rPr><m:t>-ПЃ+1)</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> (2.12)

и термического КПД:

(2.13)

Из формул (2.12) и (2.13) видно, что работа цикла увеличивается вместе с увеличением степени сжатия и количества подведенной теплоты, которая характеризуется степенью предварительного рас­ширения ρ, а термический КПД цикла увеличивается с увеличением степени сжатия ε. В то же время с увеличением ρ (кривая 3—4, рис. 4) адиабата расширения будет уменьшаться, а значение температу­ры, при которой от газа отводится теплота, приблизится к Т3. Поэтому при увеличении ρ уменьшается η_t цикла.

Рис. 2.4. Диаграммы циклов с изобарным подводом тепла,
имеющие различные степени предварительного расширения

Значение ρ так же, как и λ не мо­жет меняться в таких широких преде­лах как значение ε, так как максимальная величина ρ вполне определена количеством воздуха в камере сгорания. необходимого для сгорания соответствующего количества топлива.

Рост степени сжатия выше 15—18 единиц в цикле Дизеля ограничивается увеличением расхода работы на преодоление сил трения в двигателе.

Известным недостатком двигателя Дизеля по сравнению с дви­гателем Отто является необходимость затраты работы на привод компрессора, большие габаритные размеры компрессорной установ­ки и тихоходность, обусловленная медленным сгоранием топлива.