Почему в цикле Дизеля тепло подводят при постоянном давлении, а не при постоянном объёме?

В дизеле топливо впрыскивают и сжигают постепенно, когда поршень уже идёт вниз: давление в начале рабочего хода почти постоянно. В бензиновом двигателе (цикл Отто) сгорание ближе к изохорному. Воздушный стандарт идеализирует это как изобарный участок.

Как степень предварительного расширения влияет на КПД?

При фиксированной степени сжатия рост β (длиннее впрыск) добавляет тепла, но на большем ходе поршня. Термический КПД падает: большая доля подведённой энергии уходит в отвод, а не в работу.

Чем воздушный стандарт отличается от реального дизеля?

Сгорание заменяют внешним подводом тепла к закрытому воздуху. Воздух — идеальный газ с постоянными теплоёмкостями; трение, теплообмен со стенками и химия топлива не входят. Формулы прозрачны, числа далеки от стенда.

Почему формула КПД Дизеля не совпадает с формулой Отто?

У Отто η = 1 − ρ_c^{1−γ} зависит только от степени сжатия. У Дизеля тепло подводят при расширении, поэтому в формуле есть β, и при том же ρ_c КПД ниже, чем у Отто.

Цикл Дизеля

Воздушный стандарт: адиабатное сжатие, изобарный подвод тепла, адиабатное расширение, изохорный отвод; КПД η(ρ_c, β).

О модели

Цикл Дизеля в воздушном стандарте — идеализация дизельного двигателя: изоэнтропическое сжатие воздуха, изобарный подвод тепла (модель впрыска и сгорания), изоэнтропическое расширение и изохорный отвод тепла. Степень сжатия ρ_c = V₁/V₂ и степень предварительного расширения β = V₃/V₂ задают контур на диаграмме P–V. Термический КПД: η = 1 − ρ_c^{1−γ} (β^γ − 1)/(γ(β − 1)), где γ — показатель адиабаты воздуха. Рабочее тело — идеальный газ с постоянными теплоёмкостями; химия сгорания, трение и тепловые потери не учитываются. Меняют ρ_c и β — меняются площадь петли и η. При той же степени сжатия КПД Дизеля ниже, чем у Отто, потому что тепло подводится при расширении.

Для кого: Вузовская термодинамика и ДВС: воздушный стандарт цикла Дизеля.

Ключевые понятия

цикл Дизеля
воздушный стандарт
степень сжатия
степень предварительного расширения
изобарный подвод тепла
термический КПД
диаграмма P–V

Как это работает

Воздушный стандарт цикла Дизеля на диаграмме P–V: 1→2 изоэнтропическое сжатие, 2→3 изобарный подвод тепла (поршень уже идёт вниз), 3→4 изоэнтропическое расширение, 4→1 изохорный отвод. КПД зависит от степени сжатия ρ_c и среза подачи β: η = 1 − ρ_c^{1−γ} (β^γ − 1)/(γ(β − 1)). Площадь петли — работа за цикл; у Отто подвод тепла изохорный, поэтому при том же ρ_c КПД Дизеля ниже.

Основные формулы

η = 1 − r^(1−γ) · (β^γ − 1) / (γ(β − 1))

Часто задаваемые вопросы

Почему в цикле Дизеля тепло подводят при постоянном давлении, а не при постоянном объёме?: В дизеле топливо впрыскивают и сжигают постепенно, когда поршень уже идёт вниз: давление в начале рабочего хода почти постоянно. В бензиновом двигателе (цикл Отто) сгорание ближе к изохорному. Воздушный стандарт идеализирует это как изобарный участок.
Как степень предварительного расширения влияет на КПД?: При фиксированной степени сжатия рост β (длиннее впрыск) добавляет тепла, но на большем ходе поршня. Термический КПД падает: большая доля подведённой энергии уходит в отвод, а не в работу.
Чем воздушный стандарт отличается от реального дизеля?: Сгорание заменяют внешним подводом тепла к закрытому воздуху. Воздух — идеальный газ с постоянными теплоёмкостями; трение, теплообмен со стенками и химия топлива не входят. Формулы прозрачны, числа далеки от стенда.
Почему формула КПД Дизеля не совпадает с формулой Отто?: У Отто η = 1 − ρ_c^{1−γ} зависит только от степени сжатия. У Дизеля тепло подводят при расширении, поэтому в формуле есть β, и при том же ρ_c КПД ниже, чем у Отто.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 46 в «Термодинамика».

Вся категория →

НовоеШкольные

Цикл Отто

Запустить симулятор

Диаграмма p–V: адиабатическое сжатие и расширение, изохорный подвод теплоты; КПД η = 1 − r^{1−γ}.

НовоеШкольные

Цикл Брайтона

Запустить симулятор

Диаграмма P–V: изэнтропическое сжатие, изобарный подвод тепла, изэнтропическое расширение, изобарный отвод — основа газовой турбины и турбореактивного двигателя.

Школьные

Цикл Карно

Запустить симулятор

Анимация цикла на диаграмме p–V: две изотермы и две адиабаты, КПД η = 1 − T_C/T_H.

НовоеШкольные

Цикл Стирлинга

Запустить симулятор

Диаграмма p–V: две изотермы и две изохоры; идеальный КПД равен Карно при идеальном регенераторе.

НовоеШкольные

Сравнение циклов тепловых машин

Запустить симулятор

Одна диаграмма P–V: Карно, Отто, Дизель, Стирлинг и эскиз Ренкина — те же формулы, что на отдельных страницах.

НовоеШкольные

Парокомпрессионный холодильный цикл

Запустить симулятор

Компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель: холодильный коэффициент, холодопроизводительность, степень повышения давления и эскиз состояний 1–2–3–4 на диаграмме p–h.

Цикл Дизеля

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Цикл Отто

Цикл Брайтона

Цикл Карно

Цикл Стирлинга

Сравнение циклов тепловых машин

Парокомпрессионный холодильный цикл

Цикл Дизеля

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы