<< Powrót
OBIEGI TEORETYCZNE I RZECZYWISTE SILNIKÓW SPALINOWYCH
- 37 -
- 38 -
Podczas pracy silnika spalinowego powstaje wiele procesów termodynamicznych, tj. 
zmiany ciśnienia, objętości i temperatury czynnika w postaci mieszanki 
paliwowo-powietrznej lub spalin. 
Najlepiej zjawiska te analizować w układzie o współrzędnych prostokątnych objętość (
V)   
- ciśnienie (
p), w postaci wykresu zwanego obiegiem termodynamicznym. 
Obiegi termodynamiczne, które przedstawiają zmianę objętości i ciśnienia w zależności 
od położenia tłoka w cylindrze mogą być teoretyczne i rzeczywiste.
       
1. Obiegi termodynamiczne teoretyczne 
Obieg teoretyczny (zwany porównawczy), w stosunku do rzeczywistego przebiegu zmian 
stanu czynnika w silniku spalinowym, posiada szereg założeń upraszczających, tj.: 
    - czynnikiem pracującym (roboczym) jest gaz doskonały o stałym cieple właściwym, 
    - obieg porównawczy wykonuje stała ilość czynnika o stałym składzie chemicznym, 
    - obieg porównawczy składa się wyłącznie z typowych przemian odwracalnych, 
    - pomija się tarcie, 
    - nieodwracalne zjawiska spalania zastępuje się doprowadzaniem ciepła z zewnątrz 
      przy stałej objętości, przy stałym ciśnieniu, częściowo przy stałej objętości 
      a częściowo przy stałym ciśnieniu, wywołującym ten sam przyrost temperatury co 
      spalanie, 
    - usuwanie spalin z silnika zastępuje się odprowadzaniem ciepła od nie zmieniającej 
      się ilości czynnika przy stałej objętości. 
Na rys. 3.2. str. 32 przedstawiono obiegi porównawcze czterosuwowych silników 
spalinowych z zapłonem iskrowym i samoczynnym. 
Wykres na rys. 3.2 a, przedstawiający doprowadzanie ciepła 
Q1V z zewnątrz przy stałej 
objętości nazywany jest obiegiem 
Otta
Natomiast wykres na rys. 3.2 b nazywa się obiegiem 
Sabathégo, w którym ciepło jest 
doprowadzane częściowo przy stałej objętości, a częściowo przy stałym ciśnieniu, jest 
najbardziej zbliżony do procesów zachodzących w szybkoobrotowych silnikach 
spalinowych (nie tylko w silnikach z zapłonem samoczynnym). Obieg ten składa się 
z następujących przemian: 
    1 - 2 izentropowe (adiabatyczne) sprężanie, 
    2 - 3 izochoryczne doprowadzanie ciepła, 
    3 - 4 izobaryczne doprowadzanie ciepła, 
    4 - 5 izentropowe (adiabatyczne) rozprężanie do objętości początkowej, 
    5 - 5' izochoryczne odprowadzanie ciepła, 
    5' - 6 izobaryczne usuwanie spalin z cylindra przy wyższym ciśnieniu niż atmosferyczne 
P0  
    6 - 1 izobaryczne doprowadzanie czynnika do cylindra przy niższym 
            ciśnieniu niż atmosferyczne 
P0
2. Obiegi termodynamiczne rzeczywiste 
Na rys. 3.3 str. 33 przedstawiono zbliżone do rzeczywistych wykresy indykatorowe 
silnika czterosuwowego z zapłonem iskrowym i z zapłonem samoczynnym, ilustrujące 
kolejne zmiany ciśnienia o objętości, zachodzące w cylindrze silnika. Dla porównania 
na rysunkach tych linią cienką zaznaczono obiegi teoretyczne. 
Na wykresach tych widać dwie połączone pętle, z których każda z nich przedstawia inny 
rodzaj pracy: 
    - pętla górna, jako praca wykonana przez gazy w cylindrze (praca dodatnia), 
    - pętla dolna, jako praca zużyta na usunięcie spalin z cylindra i na dostarczenie  
      świeżego ładunku z zewnątrz (praca ujemna). 
Zatem praca, którą rzeczywiście otrzymuje się z silnika czterosuwowego jest różnicą 
obu prac. 
Uwaga: Przemiany izentropowe (1 - 2 i 4 - 5) występujące w obiegach teoretycznych są 
zarazem przemianami adiabatycznymi, gdyż zakłada się że przebiegają bez wymiany 
ciepła z otoczeniem. W rzeczywistości tak nie jest - występuje przecież chłodzenie 
silnika. Z tych i innych powodów powyższe krzywe w rzeczywistości są politropami 
o określonym wykładniku - o czym na następnych lekcjach.