Идеальные циклы Отто, Тринклера, Дизеля, Стирлинга. 
Вывод формул термического КПД циклов

Цикл Отто — цикл ДВС с изохорным подводом теплоты. По этому циклу работают все карбюраторные и газовые двигатели, у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндра, а воспламенение происходит от постороннего источника.

Цикл карбюраторного двигателя в координатных системах pv и Ts показан на рис. 5.10. Он совершается следующим образом: по адиабате 1—2 происходит сжатие рабочего тела; по изохоре 2—3 — подвод теплоты q_{.

Рис. 5.10. Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме.

Количество подведенной теплоты изображается площадью a—2—3—b на диаграмме Ts. По адиабате 3—4 осуществляется расширение, а по изохоре 4— 1 — отвод теплоты q₂ к холодному источнику. Количество отведенной теплоты на диаграмме Ts характеризуется площадью а—1—4—Ь. На диаграмме pv площади 1—2—3—4 соответствует полезная работа, полученная в цикле.

Определим термический КПД цикла:

Количество подводимой q_x и отводимой q₂ теплоты в изохорных процессах 2—3 и 4— 1 составит.

Подставляя значения q_{ и q₂ в формулу для термического КПД, получаем.

Температуры в основных точках цикла связаны между собой зависимостью.

где к — показатель адиабаты; е — степень сжатия;

После подстановки последнего выражения в формулу для термического КПД найдем.

Из (5.14) следует, что термический КПД цикла с изохорным подводом теплоты зависит только от степени сжатия (в) и показателя адиабаты (/г), характеризующего физические свойства рабочего тела.

Рис. 5.11. Зависимость КПД цикла от степени сжатия и показателя адиабаты Как видно из графика (рис. 5.11), с увеличением степени сжатия и показателя адиабаты термический КПД цикла возрастает. Однако следует иметь в виду, что величина степени сжатия в двигателях с изохорным подводом зависит от температуры в конце сжатия Т₂. У карбюраторных двигателей степень сжатия не превышает 5—10.

Цикл Тринклера (или цикл Сабатэ) — цикл с изохорно-изобарным подводом теплоты.

По данному циклу работают дизели. В них сжатию подвергается воздух, топливо в цилиндры подается насосом в конце сжатия. Воспламеняется оно от высокой температуры, полученной при сжатии воздуха. Цикл с изохорно-изобарным подводом теплоты на диаграммах pv и Ts приведен на рис. 5.12.

Выведем формулу для термического КПД этого цикла. Теплота в цикле подводится по изохоре 2—3

и по изобаре 3—У

а отводится q₂ по изохоре 4— 1

Рис. 5.12. Циклы ДВС с комбинированным и изобарным подводом теплоты:

а, б — цикл с комбинированным подводом теплоты (цикл Тринклера); в, г — цикл с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля) Подставляя в формулу для термического КПД значения q[_y q" и q₂, получаем

Обозначим:

г>з³ h

— = — = — = р — степень предварительного расширения;

«3 ^v2 ^Т3

Рз Т_{3 1}

— = — = л — степень повышения давления.

Рг ^т2

Выразим температуры, входящие в выражение (5.15), через температуру T_v воспользовавшись для этого соотношениями между параметрами в адиабатном, изохорном и изобарном процессах:

Подставляя значения найденных температур в формулу (5.15), получаем.

Из (5.15а) следует, что термический КПД цикла возрастает с увеличением степени сжатия в и степени повышения давления X и уменьшается с увеличением степени предварительного расширения р.