Тепловой баланс двигателя

О том, как распределяется теплота, поступающая в двигатель с топливом, можно судить по результатам рассмотрения теплового баланса. Представим себе двигатель заключенным в некоторый ограниченный объем, и рассмотрим различные потоки теплоты через границы этого объема.

Результаты анализа энергетического баланса двигателя «Шевроле» образца 2005 г. с рабочим объемом 8,7 л и степенью сжатия 8,2. Эти данные получены при скорости вращения вала 1800 мин и скорости движения (80 км/ч) автомобиля массой (3160 кг). Кроме того, эти данные соответствуют оптимальному углу опережения зажигания, отношению количества топлива к количеству воздуха в горючей смеси, равному 0,06, и отсутствию системы рециркуляции отработавших газов. При других условиях работы этого двигателя, а также для других двигателей возможны некоторые отличия, однако качественно тепловой баланс для большинства двигателей с искровым зажиганием в различных условиях работы будет, по-видимому, таким же.

Для целей анализа потери теплоты удобно классифицировать по видам. Идеальный двигатель со степенью сжатия и составом горючей смеси такими же, как у двигателя Шевроле, может иметь термический коэффициент полезного действия, равный 0,44, т. е. 0,56 теплоты должны отводиться.

Эффективный коэффициент полезного действия реального двигателя достигает лишь половины этого значения, доля отводимой теплоты у него составляет 0,8. Таким образом, в рассматриваемом примере в соответствии со вторым законом термодинамики у идеального двигателя должно отводиться 0,56 теплоты, подводящейся с топливом. Такой отвод теплоты необходим. Законы термодинамики позволяют увеличить эффективный коэффициент полезного действия рассматриваемого двигателя с определенной экспериментально величины 0,2 до теоретически возможной величины 0,44 при одновременном уменьшении доли отводимой теплоты с 0,8 до идеального уровня 0,56.