1.4. Циклы двигателей внутреннего сгорания

Цикл быстрого горения был построен немецким инженером Отто после изобретения им в 1876 г. четырехтактного ДВС (по принципу, предложенному французским инженером Бо-де-Роша в 1862 г). Цикл Отто в р-v диаграмме изображен на рис. 3.

Из рисунка видно, что цикл состоит из следующих процессов: 1-2 – сжатие; 2-3 – взрывообразное (быстрое) горение (подвод теплоты q₁); 3-4 – расширение продуктов сгорания (рабочий ход); 4-1 – выхлоп (отвод теплоты q₂).

Цикл Дизеля был построен после изобретения в 1897 г. немецким инженером Дизелем своего двигателя. В этом двигателе горение нефти осуществлялось в результате ее “распыления” струей воздуха и самовоспламенения в результате сжатия в цилиндре воздуха (топливо с “распыливающим” воздухом подавалось в цилиндр в конце сжатия). Цикл Дизеля показан на рис. 4, где 1-2 – процесс сжатия; 2-3 – медленное горение (сжатый воздух не мог распределить нефть в виде достаточно мелких капель, поэтому горение происходит плохо, т.е. медленно); 3-4 – рабочий ход и 4-1 – выхлоп.

Следует отметить, что в последнее время ни один так называемый “дизель” по циклу Дизеля не работает, т.к. после усовершенствований, выполненных русским инженером Г.В. Тринклером (и получившим в 1904 г. патент на свой бескомпрессорный двигатель), они работают по циклу Тринклера (рис. 5). На этом рисунке: 1-2 – сжатия; 2-3 – быстрое горение; 3-4 – медленное горение; 4-5 – рабочий ход; 5-1 – выхлоп.

Характеристиками циклов являются следующие:

–степень сжатия;

–степень повышения давления;

–степень предварительного расширения.

Анализ циклов (рисунки 3, 4, 5) показывает, что в цикле Дизеля λ=1 (давление в цилиндре при самовоспламенении и горении топлива не меняется), а в цикле Отто (т.е. нет фазы медленного горения топлива).

Анализ процессов, происходящих с рабочим телом при работе ДВС, позволяет оценить влияние характеристик циклов на КПД двигателя. Для этого необходимо вспомнить цикл и выводы Карно, касающиеся способов повышения КПД любого теплового двигателя.