16. Изобразите индикаторные диаграммы четырёхтактного и двухтактного двигателей со сжиганием топлива при постоянном объёме и постройте в pv- диаграмме соответствующий им идеальный цикл. (4)

Рис.1- индикаторная диаграмма цикла Отто(цикл со сгоранием при V=const) для четырехтактного двигателя;

Рис.2- принципиальная схема четырехтактного двигателя;

Рис.3- p,V-диаграмма идеализированного цикла.

Поршень I совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре II, снабженном всасывающим III и выхлопным IV клапанами. В процессе а-1

поршень движется слева направо, в цилиндре создается разрежение, открывается всасывающий клапан III и в цилиндр подается рабочая смесь, приготовленная в специальном устройстве- карбюраторе. После того как поршень дойдет до крайнего правого положения, процесс заполнения цилиндра горючей смесью заканчивается и всасывающий клапан закрывается, поршень начинает двигаться в обратном направлении – справа налево.При этом горючая смесь сжимается и ее давление возрастает(процесс 1-2). После того как давление смеси в цилиндре достигает определенного значения , соответствующего

точке 2 на индикаторной диаграмме, с помощью электрической свечи V производится поджигание рабочей смеси. Процесс сгорания происходит почти мгновенно , поршень не успевает переместиться, и поэтому процесс сгорания можно считать изохорным. В процессе сгорания выделяется теплота, за счет которой рабочее тело, находящееся в цилиндре, нагревается и давление его повышается до значения , соответствующего точке 3 на индикаторной диаграмме. Под действием этого давления поршень вновь перемещается вправо, совершая работу расширения, отдаваемую внешнему потребителю. После того как поршень дойдет до правой мертвой точки , с помощью специального устройства открывается выхлопной клапан IV и давление в цилиндре снижается до значения , немного превосходящего атмосферное (порцесс 4-5); при этом часть газа выходит из цилиндра. Затем поршень вновь движется влево, выталкивая из цилиндра в атмосферу оставшуюся часть отработавших газов.

После этого начинается новый цикл и т.д.

Термодинамический анализ цикла Отто(цикл со сгоранием при V=const) удобно проводить, рассматривая идеализированный цикл, соответствующий рассмотренной индикаторной диаграмме. Такой идеализированный цикл Отто изображен в p,V-диаграмме на рис.3, поостренный для единицы массы рабочего тела.

Нужно отметить, что в четырехтактных двигателях в течении тактов всасывания и выталкивания продуктов сгорания, протекающем при давлении , близком к атмосферному , двигатель совершает не свойственную ему работу, поэтому современные быстроходные поршневые двигатели работают на два такта, а такты всасывания и выталкивания заменяются поступлением рабочего тела и удалением его из цилиндра через специальные окна, заменяющие всасывающий и выхлопной клапаны и не закрываемые движущимся поршнем.

У двухтактных двигателей в два раза больше мощность, но из-за плохой продувки в два раза меньший КПД по сравнению с четырехтактными двигателями.