Математическое моделирование тепловых процессов в двигателях внутреннего сгорания: Курс лекций (Эволюция учения о теплообмене в ДВС от Нуссельта до наших дней. Основные показатели эффективности циклов тепловых двигателей), страница 9

3.      По способу приготовления горючей смеси. По этому признаку различают двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием. В двигателях с внешним смесеобразованием подготовка смеси осуществляется вне цилиндра в карбюраторе. Поэтому такие двигатели называются карбюраторными.  В двигателях с внутренним смесеобразованием топливо и воздух подаются в цилиндр раздельно, где и происходит подготовка горючей смеси. В этом случае топливо впрыскивается в цилиндр через форсунку давлением от топливного насоса или распиливается в цилиндре сжатым воздухом от компрессора.

4. По степени сжатия различают двигатели высокой и низкой степени сжатия. Двигатели высокой степени сжатия e=11-25 это дизели, а низкой  e=4-10 -  карбюраторные.

5. По способу воспламенения смеси различают двигатели с принудительным воспламенением и с воспламенением от сжатия. Принудительное воспламенение осуществляется искрой или калоризатором (калильное воспламенение). Воспламенение от сжатия осуществляется в двигателях с высокой степенью сжатия. Условием самовоспламенения смеси является достижение в конце сжатия температуры на 100-300⁰ выше температуры воспламенения топлива.

6.      По характеру сгорания различают двигатели быстрого сгорания, в которых процесс сгорания и подвод тепла осуществляются при V=const; постепенного сгорания, в которых подвод тепла при Р=const смешанного сгорания с подводом тепла частично с Р=const и частично с V=const.

7. По числу и расположению цилиндров - одноцилиндровые, многоцилиндровые, вертикальные, горизонтальные, звездообразные, V-образные т.д.

Кроме рассмотренных классификационных признаков используется понятие комбинированного двигателя. Под комбинированным ДВС понимают установку, состоящую из поршневого двигателя, компрессоров для предварительного сжатия воздуха и газовых турбин, использующих остаточное давление продуктов сгорания, а также устройств для подвода и отвода теплоты, объединенных общим рабочим телом, совершающим единый рабочий цикл.

3.2. Цикл ДВС

ДВС обладает двумя существенными преимуществами по сравнению с другими тепловыми двигателями.

Во-первых, источник тепла находится как бы внутри рабочего тела, поэтому отпадает необходимость в устройствах для подвода тепла к рабочему телу. Это позволяет уменьшить необратимые потери и создавать достаточно компактные двигатели.

Во-вторых, в отличие от двигателей, где подвод тепла осуществляется от внешнего горячего источника и верхний предел температуры ограничен возможностями конструкционных материалов, в ДВС таких ограничений нет. Применение принудительного охлаждения камеры сгорания позволяет повысить верхнюю температурную границу цикла и соответственно увеличить его КПД.

Существует три вида термодинамических циклов ДВС: с подводом тепла при постоянном объеме V=const (цикл Отто);

с подводом тепла при постоянном давлении Р=const (цикл Дизеля);

смешанный (цикл Тринклера).

4.2.1. Цикл Отто (V=const)

Рассмотрим цикл с подводом тепла при V=const. Индикаторная диаграмма цикла показана на рис. 4.3. Индикаторной диаграммой называется изменение параметров состояния рабочего тела за один цикл. Обычно индикаторная диаграмма представляется в Р–V координатах.

При движении поршня вниз в цилиндре создается разрежение и подготовленная в карбюраторе топливно-воздушная смесь (ТВС) засасывается в цилиндр через всасывающий клапан. Этот процесс изображается прямой а-1 и происходит при давлении несколько меньшим, чем атмосферное. После прохождения НМТ всасывающий клапан закрывается и при возвратном движении поршня ТВС сжимается (кривая 1-2).

Рис.4.3. Индикаторная диаграмма двигателя с подводом теплоты при V=const.