Цикл с подводом тепла при постоянном давлении

Называется еще цикл Дизеля, является теоретическим циклом двигателей с высокой степенью сжатия. Первый компрессорный дизель (топливо-керосин) был построен в 1895 г, немецким инженером Р. Дизелем, а дизель, работавший на тяжелом топливе (сырая нефть) с процессом сгорания при р= сопst , был построен в 1899 г. на заводе «Русский дизель».

Невозможность применения высоких в двигателях легкого топлива, из-за самовоспламенения, привела к идее раздельного ввода в цилиндр воздуха и топлива, когда в цилиндре сжимается чистый воздух. Это позволяет работать с большими . В конце сжатия давление воздуха достигает 30 – 40 бар, а температура 600 – 800 °С, что выше температуры самовоспламенения даже тяжелых топлив: масла, мазута.

Отличается от работы двигателя со смешанным подводом тепла следующими особенностями:

а) в цилиндр двигателя при ходе поршня от в.м.т. к н.м.т, засасывается воздух, который затем сжимается до высокого давления теоретически по адиабате (процесс 1-2 на рисунках). По завершении этого процесса в цилиндр впрыскивается через форсунку мелко распыленное сжатым воздухом ( р = 50 – 60 бар) от специального компрессора жидкое топливо, которое самовоспламеняется вследствие высокой температуры предварительно сжатого в цилиндре воздуха (величина доводится иногда до 20, рассматриваемые двигатели называют работающими с высокой степенью сжатия);

б) процесс горения топлива происходит постоянно, по мере поступления его из форсунки, поэтому давление в течение его изменяется мало и в идеальном цикле этому процессу соответствует изобара 2 – 3. В положении поршня, соответствующем на - диаграмме точке 3, впуск топлива прекращается и начинается расширение продуктов сгорания, которому соответствует адиабата 3-4, после чего открывается выпускной клапан, давление изохорно падает до (изохора 4 – 1) и продукты сгора­ния выталкиваются при открытом клапане 5 в атмосферу. Подача топлива управляется особым регулятором, в результате чего процесс горения протекает не столь кратковременно, как в карбюраторном двигателе.

Рис. 16.9. Цикл с подводом тепла при постоянном давлении

Как видно из рисунка 16.9, в цикле отсутствует процесс изохорного подвода тепла, вследствие чего и, следовательно, .

Для этого цикла все характерные точки можно определить по формулам для цикла Тринклера, учтя при этом следующее:

а) формулы (16.9), (16.10) и (16.11) к циклу не относятся, т. К. в нем нет изохорного процесса с подводом тепла;

б) нужно учесть, что на диаграммах процесс изохорного сжатия отсутствует и заменяется изобарным расширением, обозначаемым линией 2-3 и заменить в соответствующих формулах индексы 3 и 3' соответственно на индексы 2 и 3».

Количество подведенного в цикле тепла:

, (16.23)

отведенного тепла:

. (16.24)

• на ТS - –иаграмме выражается площадью 1' – 2 – 3 - –'. Работа цикла изображается на - диаграмме заштрихованной площадью и определяется также, как и для ранее рассмотренных циклов , или

• (16.25)

Рис. 16.10. Зависимость от

Если в формуле (16.18) положить , то для рассматриваемого цикла

. (16.26)

Итак, цикла Дизеля тем выше, чем больше степень сжатия и чем меньше степень предварительного расширения . Верхний предел величины ограничивается в дизелях чрезмерной жесткостью работы (быстрым увеличением давления), увеличением веса двигателя, механическими потерями, нижний - –емпературой самовоспламенения горючего.

Надо отметить, что двигатель Дизеля, не нуждающийся в карбюрировании топлива, может работать на более низкосортном топливе. Основным недостатком двигателя Дизеля по сравнению с двигателем Отто является необходимость затраты работы на привод устройства для распыления топлива и относитель­ная тихоходность, обусловленная более медленным сгоранием топлива.