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 12

Такое сравнение является условным, так как рабочие степени сжатия в этих циклах сильно отличаются, а цикл Дизеля рассчитан на более высокие степени сжатия.

4.2.3. Цикл со смешанным процессом сгорания (цикл Тринклера)

Комбинацию рассмотренных выше циклов представляет цикл со смешанным процессом сгорания (цикл Тринклера). Отличительной особенностью двигателей, использующих этот цикл, является наличие в рабочем цилиндре форкамеры (рис. 4.9).

Идеализированный цикл осуществляется следующим образом. После адиабатического процесса сжатия 1-2 в форкамеру впрыскивается топливо и происходит воспламенение ТВС сначала в объеме форкамеры, а затем в цилиндре. Вследствие небольшого размера форкамеры процесс горения в ней происходит при постоянном объеме (процесс 3-5). Повышенным давлением в форкаме-ре остатки топлива выбрасываются в объем цилиндра,и дальнейший процесс горения происходит при постоянном давлении 5-3. После сгорания топлива происходит дальнейшее расширение продуктов сгорания 3-4 и удаление их из цилиндра 4-1.

Рис.4.9. Идеализированный цикл со смешанным горением.

Отличительной особенностью рассматриваемого цикла является отсутствие необходимости в компрессоре высокого давления для впрыска топлива. Топливо вводится в форкамеру при относительно небольшом давлении и распыляется струей сжимаемого воздуха из цилиндра. Вместе с тем сокращается частично преимущество цикла Дизеля - сгорание при Р=const. .

Определим термический КПД цикла. Подводимая теплота q₁ складывается из теплоты, подводимой в изохорном процессе 2-5 (), и теплоты, подводимой в изобарном процессе 5-3 ().

                                  (4.20)

С учетом выражения для q₂ (4.12) термический КПД цикла Тринклера имеет вид

,                               (4.21)

Запишем уравнения адиабат 1-2 и 3-4

;  .                                      (4.22)

после почленного деления с учетом  получим    

                                                        (4.23)

или принимая во внимание P₃=P₅ и

,                                                  (4.24)

где  l=Р₅/Р₂ - степень повышения давления в изохорном процессе сгорания, r=v₃/v₅ - степень предварительного расширения в изобарном процессе сгорания.

Используя уравнение состояния из (4.24), получим

.                                                (4.25)

для изохоры 2-5

                                                            (4.26)

для изобары 5-3

                                                           (4.27)

Подставляя полученное выражение для отношения температур в (4.21), получим

                                                (4.29)

При r=1 (отсутствие изобарного процесса) уравнение (4.29) переходит в (4.9), а при l=1 (отсутствие изохорного процесса) в (4.18).

Цикл со смешанным подводом тепла в Т-S диаграмме показан на рис. 4.10. Процесс 1- 2 - это адиабатный процесс сжатия воздуха, 2-5 - процесс горения при V=const и 5-3 - процесс горения при Р=const. Здесь же приведены для сравнения циклы Отто и Дизеля при сравнимых условиях (2’’-3 рабочий ход цикла Отто, 2’-3 рабочий ход цикла Дизеля).

Рис. 4.10. Цикл со смешанным горением в Т-S координатах.

Отводимая теплота q₂ равна площади a-1-4-b-a и одинакова для всех циклов, а подводимая теплота q₁, максимальна для цикла Дизеля, несколько меньше для смешанного цикла и наименьшая для цикла Отто. Для рассматриваемых условий.

Рассмотренные выше циклы ДВС используются в четырехтактных двигателях. Двухтактные двигатели, в которых все процессы цикла выполняются за два такта. Поэтому полный цикл двухтактных двигателей остается таким же, как и у четырехтактных и все вышеперечисленные методы термодинамического анализа применимы и к ним.