1.5. Цикл Карно. Анализ влияния характеристик циклов двс на их кпд

Свой знаменитый цикл С. Карно опубликовал в 1824 г. Логика построения этого цикла заключается в том, что, если цикл составить из наиболее эффективных процессов, то и эффективность такого цикла будет наибольшей, т.е. КПД будет максимальным.

Эффективность процесса изменения состояния рабочего тела определяется потерями теплоты – чем они меньше, тем процесс более эффективен. Тогда самым эффективным процессом (из четырех стандартных) является адиабатный, так как при протекании этого процесса отсутствует теплообмен с окружающей средой. Но две адиабаты (эквидистантные кривые) не могут образовать цикл.

Из оставшихся трех стандартных процессов наиболее эффективным является изотермический процесс, т.к. внутренняя энергия рабочего тела не меняется. Цикл Карно, состоящий их двух адиабат и двух изотерм, показан на рис. 6.

Очевидно, что после сжатия 3-4 необходим подвод теплоты (изотерма 4-1),после чего рабочее тело совершает рабочий ход 1-2 (расширение) и затем осуществляя-ется изотермический отвод теплоты 2-3.

И если КПД любого цикла определяется по формуле (1), то после подстановки q₁ и q₂ изотермических процессов и несложных математических преобразований можно получить КПД цикла Карно

, (2)

из которой видно, что для повышения КПД необходимо температуру подвода теплоты (Т₁) увеличивать, а температуру отвода теплоты (Т₂) уменьшать. Это является правилом повышения эффективности работы любого теплового двигателя (здесь Т₁ и Т₂ соответственно максимальная и минимальная температура цикла).

Зная общие правила повышения КПД теплового двигателя, можно проследить влияние характеристик циклов на КПД. Очевидно, что увеличение ε и λ вызывает повышение КПД циклов ДВС, а увеличение  снижает КПД. В первом случае с ростом ε и λ растет средняя температура подвода теплоты, а во втором – чем больше , тем хуже горит топливо, раз оно догорает в камере сгорания после прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).