2. Цикл із підведенням тепла при постійному тиску (цикл Дизеля)

Ідеальний цикл із підведенням тепла при постійному тиску можна вважати результатом ідеалізації робочого процесу так званого компресорного дизеля - одного із ДВС, що працюють на важкому паливі (газойль, солярне масло, мазут). Перший двигун, що працює по цьому циклу, був створений німецьким інженером Р.Дизелем в 1897 р. Перший російський двигун зі згорянням важкого палива при Р = const був побудований в 1899 р. на заводі “Російський дизель”.

Характерними для двигунів з ізобарним згорянням палива є роздільне уведення в циліндр повітря й палива й стиснення у циліндрі не горючої суміші, а тільки повітря, що дозволяє здійснювати роботу із більшими ступенями стиску. Він може бути підвищений до ε = 16÷20, при цьому тиск наприкінці стиску досягає 30÷40 бар, а температура - 600 ÷ 800 С, що значно, як це й необхідно (для зменшення періоду затримки запалювання) перевищує температуру самозапалювання важкого палива, яке подається у цей час (тобто у кінці процесу стиску) у циліндр двигуна.

До теперішнього часу подача й згоряння важкого палива можуть бути організовані різним способом. Наприклад, у швидкохідних авіаційних дизелях згоряння може протікати з такою великою швидкістю, що його знову можна моделювати ізохорой. При цьому тиск у циліндрі зростає до 100 - 110 бар. Зрозуміло, до часу появи перших двигунів важкого палива подібні тиски були б немислимі. Тому процес згоряння палива, що розпилюється пневматично, будувався таким чином, що його можна було моделювати ізобарою. Наразі компресорні дизелі не будуються.

Ідеалізація робочого процесу компресорного дизеля здійснюється в тих же допущеннях, що й у випадку ДВС легкого палива, і приводить до циклу, що називають ідеальним циклом з підведенням тепла при постійному тиску. Цей цикл складається (мал. 2.8, 2.9) з адіабати стиснення 1-2, ізобари 2-3 з підведенням відповідної кількості тепла q₁, адіабати розширення 3-4 і умовної ізохори 4-1, уздовж якої від робочого тіла незалежно відводиться певна кількість тепла q₂.

При описуванні даного циклу в розрахунок уводять поняття про ступінь попереднього розширення , що характеризує збільшення питомого об'єму в процесі підведення кількості тепла. При цьому параметр =V₄/V₃ називають ступенем наступного розширення (власне розширення). Очевидно, що загальний ступінь розширення дорівнює ступеню стиску, тобто   .

Рис. 2.8. Цикл Дизеля в -P діаграмі

Рис. 2.9. Цикл Дизеля в S-T діаграмі

Отримаємо рівняння для _t даного циклу. За визначенням

.

При постійній теплоємності q₁ = C_p(T₃ - T₂), Дж/кг іq₂= C_v(T₄ - T₁) Дж/кг, так що

. (а)

Температури у всіх характерних точках циклу (у точках 2, 3, 4) будуть дорівнювати

у точці 2

у точці 3

(в)

у точці 4

Вносячи результати (в) в (а), знаходимо

. (2.9)

Як видно, ідеального циклу з підведенням тепла при постійному тиску залежить не тільки від  , але й від . При цьому, зростає зі ступенем стиску , але зменшується зі зростанням ступеня попереднього розширення .

Формально це очевидно з того, що зі збільшенням  чисельник відно-шення росте швидше, ніж знаменник, тому що показник адіабати k 1.