11.6. Сравнение термодинамической экономичности циклов ДВС

Сравнение термодинамической экономичности различных циклов ДВС необходимо проводить с учетом выбора определенных реальных условий сравнения. В качестве таких условий могут быть выбраны реальные значения степеней сжатия ε или максимально-допустимые давления газов в цилиндрах ДВС Р_max.

Рассмотрим наиболее типичные примеры сравнения экономичности циклов ДВС.

Сравнение экономичности ДВС при одинаковых значениях q₁

В этом варианте сравнения принимаются одинаковые значения величины q₁ и реальные величины ε для всех типов ДВС.

Для карбюраторных двигателей допустимые значения ε=5-10, для дизельных и двигателей со смешанным подводом теплоты – ε=12-20. Приняв равными величины ε для дизельных двигателей и двигателей со смешанным подводом теплоты, изобразим все три цикла ДВС при одинаковых q₁ в T,s- диаграмме (рис.11.10).

Из рис. 11.10 видно, что у карбюраторного ДВС (цикл 12341) наибольшее значение потерь теплоты q₂, которое соответствует площади под процессом 41. У дизельного двигателя (цикл 15671) потери теплоты меньше, чем у карбюраторного на величину Δq₂' (площадь под процессом 47). У ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл 1589 10 1) потери теплоты меньше, чем у дизельного двигателя на величину Δq₂" (площадь под процессом 7 10). Следовательно, термический КПД ДВС со смешенным подводом теплоты наибольший, а КПД карбюраторного двигателя наименьший.

При данных условиях сравнения ДВС со смешанным подводом теплоты будет самым экономичным.

Сравнение экономичности ДВС при одинаковых значениях q₁ и Р_мах

В этом варианте сравнения принимаются одинаковые значения величин q₁ и одинаковые значения максимального давления в цилиндрах для всех типов ДВС. При таком сравнении величина ε для двигателя со смешанным подводом теплоты должна быть меньше, чем у дизельного двигателя.

Изображение циклов ДВС при данных условиях сравнения в T,s- диаграмме приведено на рис. 11.11.

Из рис. 11.11 видно, что наибольшие потери теплоты q₂ у карбю-раторного цикла 12341 (площадь под процессом 41). У ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл 189 10 11 1) потери q₂ меньше, чем у карбюраторного двигателя на величину Δq₂' (площадь под процессом 4 11). У дизельного двигателя (цикл 15671) потери q₂ наименьшие, они меньше чем у ДВС со смешанным подводом теплоты на величину Δq₂" (площадь под процессом 11 7). Следовательно, термический КПД дизельного двигателя наибольший, а КПД карбюраторного ДВС наименьший

При данных условиях сравнения дизельный ДВС будет самым экономичным. Из данных примеров сравнения экономичности ДВС видно, что условия при которых сравнивается экономичность ДВС могут играть определяющую роль.

Необходимо отметить, что термические КПД ДВС не полностью характеризуют экономичность двигателей. Внутренние абсолютные КПД ДВС, учитывающие необратимости в реальных процессах: сжатия и расширения рабочего тела, принудительного охлаждения цилиндра, забора и выхлопа рабочего тела и т.п., намного меньше термических КПД. Средние значения эффективных КПД (с учетом механического трения в коленчатом вале) современных ДВС приведены в таблице.

В настоящее время широко используются и карбюраторные двигатели и двигатели со смешанным подводом теплоты. Последние называют дизелями, поскольку настоящие дизельные ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении сейчас практически не изготовляют. Необходимость установки воздушного компрессора усложняет конструкцию дизельного ДВС и приводит к увеличению его стоимости и снижению надежности работы.

Окончательные выводы о целесообразности установки карбюраторных или дизельных ДВС для привода конкретных устройств (автомобиль, самолет, теплоход, передвижная электростанция и т.п.) требует техникоэкономических расчетов. На практике оба типа ДВС имеют применение, поскольку они вполне конкурентно-способны.