(1.9.2)--1.2 发动机的理论循环.pdf

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1、汽汽 车车 发发 动动 机机 原原 理理Principle of Automobile Engine第一章 发动机的性能主要内容发动机理论循环第一章 发动机的性能主要内容 发动机的实际热力循环:由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个 过程组成，伴随着各种复杂的物理、化学过程；同时，机械摩擦、散热、燃烧、节流等引起的一系列不可逆损失也大量存在。发动机的理论循环:将复杂的实际工作过程加以简化，忽略一些次 要影响因素，并对变化复杂的物理、化学过程进行简化处理，得 到便于进行定量分析的简化循环。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第1 1章章第第2

2、2节节 发动机理论循环发动机理论循环第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环一、研究理论循环的目的 简化发动机的实际工作过程；确定循环热效率的理论限值，以判断实际发动机工作过程的经济性 和循环进行的完善程度以及改进潜力；有利于比较发动机各种热力循环的经济性和动力性；阐明各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表 的经济性和以循环平均压力为代表的动力性的基本途径。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环二、发动机实际循环的简化实际循环（以车用柴油机为例）ra:进

3、气过程（pp0pp0）汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine l）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气相同，工质比热容为定值。2）不计进、排气过程（工质的总质量保持不变），假设工质是 在闭口系统中作封闭循环。3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。4）假设燃烧是外界无数个高温热源等容或等压向工质加热，工 质放热为等容放热。5）假设循环过程可逆。简化原则：第第1 1章章第第2 2节节 发动机

4、理论循环发动机理论循环三、评定理论循环的指标汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginet 1212111QQQQQQWt评定循环评定循环的经济性的经济性 1、循环热效率(简称热效率)式中：W工质所做循环功（J）Q1 循环加热量（J）Q2工质在循环中放出的热（J）第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine评定循环评定循环的的动力动力性性tpstVWp(kPa)WsV2、循环平均压力 式中：循环所做的功（J）气缸工作容积（L）三、评定理论循环的指标第

5、第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环四、发动机的理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine又称萨巴特循环 a-c：绝热压缩过程 c-z：等容加热 z-z：等压加热 z-b：绝热膨胀 b-a：等容放热（一）混合加热循环（高速柴油机）第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginea

6、ccVVczppp0zzVVvpCCk表征发动机工作体积大小表示等容燃烧情况表示绝热膨胀过程前等压燃烧情况(气体膨胀的程度)的特性参数其数值随气体的种类和温度而变。当 、为常数时，k为定值。对于空气和燃气，k=1.4pCvC（1）压缩比 （2）压力升高比 （3）初始膨胀比 （4）等熵指数 1.循环特征参数 第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine)1()1(111001ppkpkctk(1)当 =22左右时，不大，柴油机 =1222ctcctc2.混合加热循环的热效率 第第1 1章章第第2

7、 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine（2）在一定的 值条件下,提高压力升高比 和降低初始膨胀比 ,混合加热循环的热效率增大。混合加热循环的热效率随压缩比 、等容压力升高比 的增大而增大，随等压预胀比 的减小而增大。在组织燃烧过程时，应尽可能增加等容燃烧部分的比例，减少等压部分的比例。cp0cp02.混合加热循环的热效率 第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 提高压缩比 增大压力升高比 减小初始膨胀

8、比 发动机理论循环的热效率和发动机的运转参数及燃烧室结构 型式无关提高循环热效率的分析：第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginetppckctkkpp)1()1(110dedep：进气终点的压力(kPa)混合加热循环的平均压力随进气终点压力、压缩比、压力升高比、初始膨胀比、绝热指数和循环热效率的增大而增大。3.混合加热循环的平均压力 第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 增压、中冷

9、，增加循环供油量 提高发动机的热效率：提高压缩比 增大压力升高比 减小初始膨胀比提高循环动力性的分析：第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine a-c：绝热压缩过程 c-z：等容加热过程 z-b：绝热膨胀过程 b-a：等容放热过程又称奥托Otto循环（二）等容加热循环（汽油机）第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine混合加热循环在 =1时：111kcttpdeckctkpp)1(11

10、；当 =12 左右时，不大且汽油机容易爆燃，因此，汽油机 =612。等容加热循环的平均压力随进气终点压力、压缩比、压力升高比、绝热指数和循环热效率的增大而增大。0ctcctc第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine高增压和低速大型柴油机（如船舶用）（三）定压加热循环（狄塞尔diesel 循环）第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine混合加热循环在 =1时：)1(111001kkkct热

11、效率随压缩比的增大、初始膨胀比的减小和采用高k值的气体而增大。tpdeckctkkpp)1(110第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 柴油机的压缩比：一般为1222，最高循环压力pz714 MPa，压力升高比p=1.32.2。汽油机的压缩比：612，pz38.5 MPa，p=2.04.0。第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 1)结构条件的限制 2)机械效率的限制 3)燃烧方

12、面的限制 4）排放方面的限制发动机实际工作条件的约束和限制：第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环五、三种基本循环的比较汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine压缩比 相同加热量Q1相同c压缩比相同时，等容加热循环热效率最高，等压加热循环最低。汽油机应按等容加热循环工作。1.同一机型不同加热模式222vmpQQQtptmtv第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine加热量Q1相同循环最高压力相同222pmvQQQtptmtv

13、最高压力一定时，等压加热循环热效率最高。高增压及车用高速柴油机应按等压加热循环工作。五、三种基本循环的比较2.等最高压力和等加热量时的比较第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 柴油机：由于喷雾压燃后边喷油边燃烧，当负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当于等容燃烧的部分变化不大。这相当于p基本不变而 减小，则t提高。汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小，火焰传播距 离不变。当负荷下降时，燃烧速度降低，燃烧时间加长。这相当于p下降而 上升，则t降低。00五、三种基本循环的比较3.负荷变化(不同加热量)时的对比 发动机三种理论循环分析 提高发动机理论循环热效率的途径汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第1 1章章第第2 2节节 发动机理论循环发动机理论循环本讲主要内容：感谢观看感谢观看Thank You