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, как это изображено на рис. 1.5, и рассмо­трим различные потоки теплоты через границы этого объема.

Цифрами /, 2 и 3 обозначены потоки подводимой к системе те­плоты, а потоки отводимой теплоты обозначены цифрами 4—8. Очень хорошее описание теплового баланса содержится в рабо­тах [4] и [5]. Цифрами / и 2 обозначена теплота, содержащаяся в поступающих в двигатель топливе и воздухе, а цифрами 3 и 4 — теплота охлаждающей жидкости при соответствующих темпе­ратурах, подводимая к двигателю и отводимая от него. Цифрами 5 и 6 показан отвод тепла в окружающую среду излучением и кон­векцией. Полезная работа, совершаемая в рассматриваемом огра­ниченном объеме, помечена цифрой 7. Наконец, цифрой 8 обозна­чена совокупная теплота продуктов сгорания, т. е. выпускных газов. Результаты анализа энергетического баланса двигателя «Шевроле» образца 1975 г. с рабочим объемом 5,7 л и степенью сжатия 8,2 приведены в табл. 1.6. Эти данные получены при ско­рости вращения вала 1800 мин^-1 и скорости движения 50 миля/ч (80 км/ч) автомобиля массой 4780 фунтов (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, указанным в табл. 1.7. 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.