Идеальный цикл для ДВС

В основе работы двигателей лежат физико-химические процессы преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу. Сложность процессов, протекающих в цилиндрах реального двигателя, их зависимость от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов в известной степени затрудняют решение практических задач, связанных с их анализом и расчетом. Поэтому при изучении теоретических основ двигателей рассматривают упрощенные схемы рабочих процессов, объединяемых в циклы. В качестве такой упрощенной схемы, позволяющей наиболее просто оценить совершенство тепловых процессов и получить отчетливое представление о возможных способах улучшения использования теплоты, получаемой от сжигания в двигателях топлива, принимается идеальный (термодинамический) цикл. Идеальный цикл представляет собой термодинамический круговой процесс преобразования теплоты в механическую работу. В отличие от действительных рабочих циклов, протекающих в реальных машинах, условно принимается, что в идеальных циклах отсутствуют какие-либо потери энергии, кроме отдачи теплоты холодному источнику. Эта потеря, согласно второму закону термодинамики, является неизбежной, без нее было бы невозможным осуществить преобразование тепловой энергии в механическую работу. При рассмотрении идеального цикла ДВС принимают следующие упрощающие анализ допущения.

1. Цикл протекает с постоянно заключенным в цилиндре рабочим телом (газом), количество и химический состав которого неизменны. Этим исключаются из рассмотрения потери рабочего тела вследствие утечек через неплотности, имеющие место в реальной машине, и потери энергии, связанные с осуществлением процессов наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха и удаления из него выпускных газов.
2. Процесс выпуска заменяется фиктивным процессом отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику.
3. Неизменность химического состава исключает из рассмотрения процесс сгорания со всеми связанными с его осуществлением потерями хими- ческой энергии топлива и теплоты. Процесс сгорания заменяется фиктивным процессом подвода теплоты к рабочему телу от внешнего горячего источника.
4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно, без теплообмена с окружающей средой. Это позволяет не учитывать потери теплоты, имеющие место в действительном двигателе при сжатии и расширении рабочего тела.

Перечисленные допущения, позволяющие пренебречь влиянием ряда потерь энергии, приводят к тому, что показатели термодинамического цикла получаются более высокими, чем в реальных двигателях. Такая идеализация условий осуществления рабочих процессов, как уже отмечалось, упрощает анализ факторов, влияющих на совершенство использования в двигателе тепловой энергии; одновременно она позволяет рассматривать термодинамический цикл в качестве эталона, к которому следует стремиться при осуществлении рабочих процессов реального двигателя. Двигатели внутреннего сгорания применяются в морской технике.