2. Тепловий розрахунок двигунів внутрішнього згорання

Тепловий розрахунок служить не тільки базою теорії ДВЗ, але і ефективним методом комплексного вивчення складних процесів, що відбуваються в циліндрі при перетворенні теплової енергії на механічну. Ця обставина визначає важливу роль теплового розрахунку у формуванні інженерів, майбутня робота яких пов'язана з експлуатацією силових установок з ДВЗ.

Метод теплового розрахунку робочого циклу дозволяє врахувати зміну фізичних властивостей робочого тіла, вплив теплообміну між робочим тілом і навколишнім середовищем в процесі реалізації робочого циклу. В результаті виконання теплового розрахунку визначаються основні параметри газу в характерних точках індикаторної діаграми, що у результаті дозволяє оцінити ступінь досконалості циклу і доцільність виготовлення дослідного зразка двигуна. Деякі параметри робочого тіла (тиск, температура) і характер їх зміни можуть служити як початкові дані при розрахунку деталей двигуна на міцність. По кількості отримуваної в циклі роботи і значенню об'єму газу в кінці процесу розширення можна судити не тільки про економічність, але і про габарит і масу двигуна, тобто про показники, що роблять вплив на загальну компоновку лісових машин.

2.1. Теоретичні термодинамічні цикли двз

Економічні і потужностні показники двигунів внутрішнього згорання, що працюють по різних циклах, важко порівняти в реальних умовах. У цих умовах особливість протікання окремого процесу робочого циклу або деталь конструкції двигуна можуть вплинути на кінцеві результати порівняння. Тому основні показники різних циклів на першому етапі розглядають в теоретичних умовах, коли кожен цикл здійснюється в наивыгоднейших умовах, в уявній тепловій машині. На другому етапі в теоретичні залежності (тобто в умовах уявної теплової машини) вводяться коефіцієнти, що враховують дійсні умови.

У теоретичних циклах введені наступні допущення:

1. У циклі використовується як робоче тіло ідеальний газ, склад якого в циклі не змінюється.

2. Цикли вважаються за замкнуті, такі, що відбуваються при постійній кількості ідеального газу.

3. Теплоємність газу протягом всього циклу постійна, тобто не залежить від температури.

4. Згорання палива в циліндрі замінюється миттєвим підведенням тепла, а випуск – миттєвим відведенням теплоти в холодне джерело.

5. Процес стиску і розширення газу відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем, і називаються адіабатичними.

Відповідно до цих допущень теоретичним циклом є замкнутий цикл, здійснюваний в уявній тепловій машині постійною незмінною порцією робочого тіла. Унаслідок замкнутості процеси згорання і випуску робочого тіла при дійсному циклі замінюють підведенням і відведенням теплоти. Процеси стиску і розширення передбачаються адіабатичними, оскільки це забезпечує максимальне тепловикористання.

Теоретичні цикли мають мінімальну кількість втрат, що знаходяться в строгій відповідності з другим законом термодинаміки. Існуючі двигуни внутрішнього згорання працюють по одному з трьох циклів, що мають свої характерні особливості.