15.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (двс)

Первым, кто указал на возможность создания двигателей внутреннего сгорания является Сади Карно. Идеи, высказанные им в работе «Размышления о движущей силе огня», в дальнейшем были полностью реализованы.

Немецкий инженер Николаус Август Отто осуществил идеи Карно в созданном им в 1877 г. бензиновый двигатель. В 1897 г. немецким инженером Рудольфом Дизелем был разработан двигатель высокого сжатия, который работал на керосине. Распыление керосина осуществлялось воздухом высокого давления, получаемого от компрессора.

В 1904 г. русский инженер Густав Васильевич Тринклер построил компрессорный двигатель со смешанным сгоранием топлива – сначала при постоянном объеме, а затем при постоянном давлении. Такой двигатель получил в настоящее время широкое распространение.

Все современные двигатели внутреннего сгорания подразделяются на три основные группы:

1. Двигатели, в которых используется цикл с подводом тепла при постоянном объеме (цикл Отто);

2. Двигатели, в которых используется цикл с подводом тепла при постоянном давлении (цикл Дизеля);

3. Двигатели, в которых используется смешанный цикл с подводом тепла как при , так и при (цикл Тринклера).

При исследовании идеальных термодинамических циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания к числу определяемых величин относятся: количество подведенной и отведенной теплоты, основные параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла, термический КПД цикла.

Основные характеристики любого ДВС:

1. степень сжатия – отношение начального удельного объёма рабочего тела к его удельному объёму в конце сжатия,

2. степень повышения давления – отношение давлений в конце и в начале изохорного процесса подвода теплоты,

3. степень предварительного (изобарного) расширения – отношение объёмов в конце и в начале изобарного процесса подвода теплоты,

ДВС обладают двумя существенными преимуществами по сравнению с другими типами тепловых машин.

Во-первых, благодаря тому, что у ДВС горячий источник тепла находится как бы внутри самого двигателя, отпадает необходимость в больших теплообменных поверхностях, через которые осуществляется подвод тепла от горячего источника к рабочему телу.

Во-вторых, в тех тепловых двигателях, в которых подвод тепла к рабочему телу осуществляется от внешнего горячего источника, верхний предел температуры рабочего тела в цикле ограничивается значением температуры, допустимым для конструкционных материалов. В ДВС же предельное значение непрерывно меняющейся температуры рабочего тела, получающего тепло не через стенки двигателя, а за счет тепловыделения в объеме самого рабочего тела, может существенно превосходить этот предел.