Циклов, расчет и анализ цикла ДВС.

В теоретическом цикле процесс сгорания топлива условно заменен мгновенным подводом тепла от постороннего источника, а процесс выпуска из цилиндра продуктов сгорания – мгновенным отводом тепла на сторону.

В действительном цикле рабочая смесь качественно изменяется – превращается в продукты сгорания. В теоретическом же цикле этот процесс заменен сжатием и расширением постоянного по количеству и по качеству рабочего тела (газа) в цилиндре условного двигателя, стенки которого считаются не теплопроводными. Различают два основных теоретических цикла: а) с подводом тепла при постоянном объеме рабочего тела и б) с подводом части тепла при постоянном объеме и части тепла – при постоянном давлении. Тепло из цилиндра в обоих циклах отводится при постоянном объеме.

Теоретические циклы графически изображаются в виде pV- диаграмм.

На рисунке 2 приведены диаграммы теоретических циклов, происходящих в двигателях внутреннего сгорания: диаграмма цикла с подводом тепла при постоянном объеме (Рисунок 2, а) и диаграмма цикла со смешанным подводом тепла (Рисунок 2, б).

Рассмотрим первую диаграмму. В начале цикла поршень находится в н.м.т., что соответствует точке а диаграммы. При перемещении поршня и сжатии газа, находящегося в цилиндре, повышаются его температура и давление, что находит отражение на линии ас диаграммы. В точке с топливо воспламеняется и при постоянном объеме продолжает гореть до точки z (cz). По zb происходит расширение сгоревших газов, по ba – уравнивание давлений с выпуском продуктов сгорания и, наконец, по ar – выталкивание оставшихся продуктов сгорания в атмосферу.

а) с подводом тепла при постоянном объеме; б) со смешанным подводом тепла.

Рисунок 2 – Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания

Цикл Карно. Практическая значимость цикла.

Цикл Карно является обратимым циклическим процессом с двумя источниками теплоты, имеющими разные, но постоянные температуры. Так как температуры источников тепла постоянные, а процессы получения и отдачи рабочим веществом тепла должны быть обратимыми, то эти процессы могут быть только изотермическими. При этом температура рабочего вещества в цикле должна, очевидно, меняться без теплообмена с окружающей средой, т.е. в адиабатных условиях. Поэтому цикл Карно состоит из двух обратимых изотермических и двух обратимых адиабатных процессов, чередующихся между собой.

Таким образом, КПД цикла Карно, произведенного с идеальным газом, определяется только температурами T1 (горячего) и T2 (холодного) источников тепла. При этом  тем больше, чем больше разность между T1 и T2 . КПД цикла Карно равен 1 в двух практически недостижимых случаях: когда  или, когда T2 =0 . Если КПД цикла равен единице, то из выражения (4.11.4) следует, что Q2=0 , т. е. все тепло Q1 , полученное от горячего источника, преобразуется в работу, что запрещено вторым началом термодинамики. Следовательно, КПД никакого цикла, в том числе и цикла Карно, не может быть равен единице.