Материал: Otvety_po_termodinamiki_ekzamen

33. Цикл Ренкина 

34. Циклы тепловых двигателей. Сравнение циклов Отто и Дизеля 

Назначение  любого  теплового  двигателя  –  превращение  теплоты  в  работу. 
Необходимая  для  перевода  в  работу  теплота  получается  при  сгорании 
жидких,  твердых  или  газообразных  топлив.  Топливо  может  сжигаться  вне 
тепловой  машины  (паровые  машины  и  турбины)  –  это  так  называемые 
двигатели  внешнего  сгорания.  Двигатели,  в  которых  процесс  сгорания 
осуществляется  в  рабочем  пространстве  машины,  называются  двигателями 
внутреннего сгорания (ДВС). 

Рабочим  телом  в  ДВС  являются в начале воздух или смесь воздуха  с 

топливом,  а  в  конце – смесь газов,  образовавшаяся  при  сгорании  топлива. 

Теплота  к  рабочему телу  подводится  от  сжигаемого  топлива  внутри 

цилиндров  двигателя,  в  которых  расширяющийся  от  нагревания  газ 

перемещает  поршень.  Полученная  газом  энергия  частично  расходуется  на 

совершение  механической  работы,  остальная  часть  отдается  окружающей 

среде. 

Основными 

элементами 

любого 

поршневого 

ДВС 

являются цилиндр 1 с 

поршнем 2, возвратно-поступательное 

движение 

которого  преобразуется  во  вращательное  движение  коленчатого  вала 8 с 

помощью  кривошипно-шатунного  механизма 6, 7 (рис.  1). В  верхней 

части цилиндра размещены впускной 4 и выпускной 5 клапаны,  приводимые 

в 

движение 

от 

главного 

вала 

двигателя, а 

также 

свеча 

зажигания 3 топливной смеси (или форсунка дляраспыления топлива). Помимо 

этого  у  ДВС  имеются  механизм газораспределения,  системы  питания 

топливом, зажигания, смазки, охлаждения и регулирования (на рисунке не 

показаны). 

В  возвратно-поступательном  движении 

поршня  различают  два крайних  положения: 

верхнее 

и 

нижнее, 

в 

которых 

поршень меняет  направление  движения  на 

обратное. 

Эти 

положения 

называются мертвыми  точками.Расстояние 

между  мертвыми точками  называют ходом 

поршня S, а перемещение поршня из ВМТ в 

НМТ  или  наоборот – тактом. Внутренний 

объем  цилиндра  в  пределах  хода  поршня 

называют рабочим объемом цилиндра. 

Часть  объема  цилиндра,  заключенную 

между 

крышкой и 

торцом 

поршня, 

находящегося  в  ВМТ,  называют камерой 

сгорания. 

Для  обеспечения  наиболее  полного  сгорания  топлива  оно  должно 

быть  хорошо  перемешано  с  воздухом. Смесь  распыленного  в  воздухе 

топлива,  предназначенного  для сжигания,  называют рабочей  смесью, а 

процесс приготовления рабочей смеси – смесеобразованием. 

По способу приготовления горючей смеси ДВС подразделяются на 

две группы: с внешним и внутренним смесеобразованием. 

К д в и г а т е л я м  с  

в н е ш н и м  смесеобразованием относятся карбюраторные и газовые двига

тели.  Рабочая  смесь  в  них  приготавливается  в  специальном  устройстве –
 

карбюраторе (при работе на бензине или керосине) илисмесителе (при работе 

на газовом топливе). В этом случае в камеру сгорания подается уже готовая 

рабочая  смесь,  которая  воспламеняется  принудительно  от  электрической 

искры (свечи зажигания). 

В д в и г а т е л я х  с в н у т р е н н и м  с м е с е о б р а з о в а н и е м  приг

отовление рабочей смеси происходит внутри рабочего цилиндра, куда воздух 

и  топливо  подаются  раздельно.  Сначала  поршень  сжимает  чистый  воздух 

до давления 3-4 МПа, вследствие чего его температура в конце сжатия до-

стигает 600-650 °С, затем в камеру сгорания через форсунку впрыскивается 

жидкое  топливо  (дизельное  или  моторное),  которое  воспламеняется 

при смешении с раскаленным воздухом. 

По  способу  осуществления  цикла  ДВС  могут  быть  двух-  и  четы-

рехтактными. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется 

за четыре хода поршня (такта), т.е. за два оборота вала, а в двухтактном 

двигателе –  за  два  хода  (такта)  поршня,  т.е.  один  оборот  коленчатого 

вала. 

Исследование  работы  реального  поршневого  двигателя  проводят  по 

диаграмме, в которой дается изменение  давления в цилиндре в зависимости 

от  положения  поршня  (объема)  за  весь  цикл.  Такую  диаграмму,  снятую  с 

помощью  прибора  –  индикатора,  называют  индикаторной  диаграммой 

(рис.2).