Условия реализации термодинамических циклов в ДВС

Принцип работы теплового двигателя основан на осуществлении в его цилиндрах термодинамических рабочих циклов. Для совершения термодинамического цикла необходимо наличие следующих основных условий: 1) тепловой энергии; 2) газообразного рабочего тела, способного изменять свой объем; 3) замкнутой емкости изменяющегося объема, позволяющей газам расширяться для совершения механической работы. Кроме того, для совершения теоретических циклов требуется, чтобы соблюдались некоторые другие условия: 1)подвод и отвод теплоты при постоянном объеме или давлении, 2) отсутствие теплообмена со стенками, 3) поддержание постоянной температуры газов при их сжатии или расширении.

Осуществление термодинамического цикла сопровождается непрерывным изменением термодинамических параметров рабочего тела: давления р, температуры Т, объема V, т. е. изменением состояния рабочего тела. Эти изменения состояния рабочего тела называются процессами. Для преобразования теплоты в работу, кроме соблюдения основных условий, необходима определенная последовательность протекания термодинамических процессов: сжатие рабочего тела — подвод тепла — расширение — отвод тепла. Последовательно протекающая совокупность термодинамических процессов, в результате совершения которых рабочее тело переходит в свое первоначальное термодинамическое состояние, называется рабочим циклом теплового двигателя.

2.Действительные циклы ПД и их основные отличия от теоретических

Действительный рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания отличается от теоретического прежде всего тем, что в реальном двигателе невозможно выполнить те

условия и ограничения, которые характеризуют теоретические циклы. Так, в действительном цикле имеют место физические и химические изменения состава и объема рабочего тела, вызванные выгоранием его окислительного элемента (кислорода). В связи с этим в каждом цикле необходима смена рабочего тела. Подвод теплоты осуществляется не извне, а в результате сгорания топлива в рабочем теле в самом цилиндре, причем этот процесс протекает не мгновенно, а имеет некоторую продолжительность, зависящую от ряда факторов. Все процессы в действительном цикле, в том числе сжатие и расширение, протекают при непрерывном теплообменес окружающей средой, т. е. не адиабатно. Вследствие температуры рабочего тела теплоемкость его также изменяется. процесс к рабочему телу практически совершается не при постоянных, а при объеме и давлении. Имеют место потери теплоты, связанные с аэродинамических сопротивлений движению рабочего тела. Все это необратимости действительного рабочего цикла, а также о том. что он дополнительными, принципиально устранимыми потерями теплоты.

В действительном рабочем цикле необходимо осуществлять следующие: наполнение цилиндра горючей смесью (или воздухом); сжатие, что внутреннюю энергию и создает благоприятные термодинамические условия последующих процессов; сгорание с выделением тепла; расширение продуктов когда тепловая энергия преобразуется в работу; выпуск отработавших .газов, при котором оставшееся тепло удаляется в окружающую среду и цилиндр подготавливается для совершения очередного цикла. Следовательно, в действительном цикле, кроме основных термодинамических процессов — сжатия, подвода тепла (сгорания) и расширения, должны осуществляться вспомогательные процессы газообмена — наполнение и выпуск. Для реализации процессов газообмена приходится использовать либо часть хода поршня при осуществлении основных процессов, либо дополнительные два хода поршня.

Таким образом, действительный рабочий цикл, осуществляемый в одном цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания, может быть либо двухтактным, если он совершается за два хода поршня (два такта), т. е. за один оборот кривошипа, или четырехтактным, если он совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота

кривошипа.

Мощностные и экономические показатели работы двигателей в значительной мере зависят от организации и характера протекания рабочих циклов в целом и отдельных \_х процессов цикла в частности.