Цикл Дизеля. 
Теплотехника в 2 т. Том 1. Термодинамика и теория теплообмена

Из (5.15) можно получить цикл ДВС с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля) — при степени повышения давления X = 1 (см. рис. 5.12, в, г).

Цикл Стирлинга.

В 1816 г. в Великобритании пастору Роберту Стирлингу, занимавшему пост министра по делам церкви в Шотландии, был выдан патент на двигатель, использующий нагретый воздух в качестве рабочего тела. Изготовление таких двигателей началось в 1818 г. Они приводили в действие водяные насосы, воздуходувки и станки на мелких фабриках, где не годились громоздкие паровые машины. Изобретение Стирлинга намного опередило свое время. Стирлинг, естественно, не знал термодинамики: в то время этой науки еще не существовало. Но он интуитивно реализовал в своей машине самый экономичный цикл, названный впоследствии обобщенным циклом Карно.

Упрощенная схема двигателя Стирлинга представлена на рис. 5.13.

В цилиндре установлены один над другим два поршня: вытеснитель 2 и рабочий поршень 1. Вытеснитель 2 делит полость над рабочим поршнем на две части: «горячую» 3 и «холодную» 7. Обе полости соединяются между собой через перепускную магистраль, в которой последовательно установлены холодильник 6, регенератор 5 и нагреватель 4. Поршни в цилиндре движутся попеременно, и их мертвые точки смещены. В начале рабочего цикла вытеснитель находится в ВМТ, а рабочий поршень движется от НМТ к вытеснителю, уменьшая объем «холодной» полости. При этом теплота от сжимаемого рабочего тела отводится в холодильнике и сжатие происходит при постоянной температуре (процесс 1—2 рис. 5.14).

Рис. 5.13. Схема двигателя Стирлинга:

1 — рабочий поршень; 2 — вытеснитель; 3 — «горячая» полость; 4 — нагреватель; 5 — регенератор; 6 — холодильник; 7 — «холодная» полость.

Рис. 5.14. Цикл Стирлинга.

После того как рабочий поршень достигает своей ВМТ, вытеснитель начинает перемещаться от ВМТ к рабочему поршню. При этом рабочее тело перетекает из «холодной» полости в «горячую» при постоянном их суммарном объеме. В процессе перетекания происходит подвод теплоты к рабочему телу через нагреватель при постоянном объеме (процесс 2—3). В момент приближения вытеснителя к рабочему поршню почти все рабочее тело находится в «горячей» полости и имеет максимальную температуру. Затем рабочий поршень начинает перемещаться вниз, и дальнейшее движение поршней происходит совместно. При этом происходит изотермическое расширение (процесс 3—4). Давление расширяющихся газов с обеих сторон вытеснителя одинаково, а перепад давлений на рабочий поршень в процессе его перемещения к НМТ приводит к тому, что он передает работу расширения на вал отбора мощности. Эта работа больше, чем работа сжатия охлажденного газа. В нижней мертвой точке рабочий поршень снова останавливается, а вытеснитель изменяет направление движения и при этом вытесняет рабочее тело из «горячей» части в «холодную». В процессе вытеснения рабочее тело охлаждается, а поскольку суммарный объем «горячей» и «холодной» частей постоянен, происходит изохорный отвод теплоты (процесс 4—1). Затем цикл повторяется.

Регенератор, установленный между холодильником и нагревателем, позволяет использовать теплоту отработавшего расширившегося рабочего тела для подвода ее к рабочему телу перед нагревом.

Двигатель Стирлинга может работать на любом топливе, однако серьезным недостатком является подвод теплоты через теплообменник. Двигатель становится громоздким, тяжелым, с большим временем перехода с режима на режим. Эти двигатели имеют преимущество в тех случаях, когда нельзя или трудно организовать подвод горючего и окислителя для горения, но можно использовать солнечную энергию (поэтому они применяются в гелиоэнергетике) или энергию распада (например, в космосе или под водой).