Циклы ДВС со смешанным подводом теплоты

Одним из недостатков двигателей, в которых применяется цикл с подводом теплоты при постоянном давлении, является необходимость использования компрессора, применяемого для подачи топлива. Наличие компрессора усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя, так как на его работу затрачивается 6—10% от общей мощности двигателя.

С целью упрощения конструкции и увеличения экономичности двигателя русский инженер Г. В. Тринклер разработал проект бескомпрессорного двигателя высокого сжатия. Этот двигатель лишен недостатков рассмотренных выше двух типов двигателей. Основное его отличие в том, что жидкое топливо с помощью топливного насоса подается через форсунку в головку цилиндра, где оно воспламеняется и горит вначале при постоянном объеме, а потом при постоянном давлении. На рис. 7.4 представлен идеальный цикл двигателя со смешанным подводом теплоты в ^-координатах.

Рис. 7.4. Идеальный термодинамический цикл ДВС со смешанным подводом.

теплоты в pv-координатах В адиабатном процессе (линия 1—2) рабочее тело сжимается до параметров в точке 2. В изохорном процессе (линия 2—3) к нему подводится первая доля теплоты q[, а в изобарном процессе (линия 3—4) к нему подводится вторая доля теплоты q'{. В процессе, изображаемом линией 4—5, происходит адиабатное расширение рабочего тела, и по изохоре (линия 5—1) оно возвращается в исходное состояние с отводом теплоты q₂ в теплоприемник.

Характеристиками цикла являются: в = vjv₂ — степень сжатия; X = = Рз/Р2 — степень повышения давления; р = vjv₂ — степень предварительного расширения.

Количества подведенной q_{ — q + q{' и отведенной q₂ теплот определяются по формулам

Термический КПД цикла будет находиться по формуле.

Найдем параметры рабочего тела в характерных точках цикла.

Точка 2.

Отсюда.

Точка 3.

Точка 4.

Точка 5.

Подставив найденные значения температур в формулу для КПД, будем иметь формулу

Отсюда следует, что с увеличением k и КПД цикла возрастает, а с увеличением — уменьшается.

Цикл со смешанным подводом теплоты обобщает циклы с изобарным и изохорным подводами теплоты. Если положить X = 1 (что означает отсутствие подвода теплоты при постоянном объеме (j>2 = /?з))> ^то формула (7.3) приводится к формуле (7.2), т. е. к формуле для КПД цикла ДВС с изобарным подводом теплоты. Если принять р = 1 (что означает отсутствие подвода теплоты при постоянном давлении (а₃ = а₄)), то формула (7.3) приводится к формуле (7.1) для КПД цикла с изохорным подводом теплоты.

Цикл со смешанным подводом теплоты лежит в основе работы большинства современных дизелей.