内燃机理论循环和实际循环.ppt

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1、第一章 发动机理论循环和实际循环,工作过程发动机性能汽车某些性能 实际循环:(一)能量转换:化学能(燃烧)热能(气体 膨胀)机械能(二)能量损失:1.燃烧不完全损失；2.散热损失；3.泵气损失。,1.1 发动机的理论循环,一.什么是理论循环 将实际循环进行简化后得到的便于定量分析的假想循环。二.研究理论循环的意义 1.明确工作过程中各基本热力参数关系；2.确定循环热效率的理论极限；3.分析不同热力循环的经济性和动力性。从而找到提高发动机性能的基本途径。,假设(简化条件)：(1)工质为理想气体(空气)；(2)工质在闭口系统中作封闭循环；(3)工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程；(4)燃烧是外界无数个

2、高温热源定容或定压向 工质加热，排气放热简化为定容放热；(5)工质的比热一定。三种基本循环 1.混合加热循环高速柴油机 2.定容加热循环汽油机 3.定压加热循环高增压和低速大型柴油机,四.理论循环热效率和平均指示压力的影响因素,t 是工质所做循环功W(J)与循环加热量Q1(J)之比，用以评定循环经济性。式中Q2-工质在循环中放出的热量。pt(kPa)是单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力。式中W-循环所做的功；Vs-气缸工作容积。,（一）理论循环影响因素分析：t=f（，）（1-1）pt=f（，pa）（1-4）(1)压缩比：,t,pt；(2)绝热指数：，t,pt；(3)压力升高比:定

3、容加热循环，Q1,若不变,Q2,t不变,pt；混合加热循环，、Q1保持不变,，t,pt；(4)预胀比：定压加热循环，Q1,若不变,t，pt；混合加热循环，Q1、不变，,t，pt；(5)pa(循环初始压力)对热效率无影响，但可以改 变pt。,（二）理论循环热效率的比较,（1）当压缩初始状态P1，T1相同，加热 量Q1及压缩比相同时，tv tctp（2）当压缩初始状态P1，T1相同，加热量 Q1及循环最高压力P3相同时，tptctv,1.2 四行程发动机的实际循环,发动机的工作循环由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等五个过程组成。示功图是研究内燃机工作过程的重要实验数据。通过示功器或数据采集系统获得不

4、同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化。有两种表达方式：（1）pv图和p图两者在本质上一致，可以互相转化。（2）从示功图上可以看出内燃机工作循环，从而评价发动机性能。,1.进气过程 运动件工况：活塞由上止点前至下止点后，进气门开 排气门关。作用:为保证发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工 质。气体状态：pa：p=p0-pa 克服进气系统阻力 Ta：高温零部件及残余的废气的加热 Ta T0 2.压缩过程 运动件工况：由进气门关到活塞至上止点，进气门关 排气门关。作用：增大温差,t，为燃烧创造有利条件。气体状态：pc：pc=pan1；Tc：Tc=Tan1-1,3.燃烧过程 运动件工况：活塞在上止

5、点附近,进、排气门关闭。作用：燃烧的化学能转变为热能。燃烧越完全，放出的热量越多，放热时越靠近上止点，热 效率越高。气体状态：pz：最高燃烧压力；Tz：最高燃烧温度4.做功过程运动件工况：活塞由上止点至排气门开,进、排气门 关闭。作用：补燃(过后燃烧和高温分解)；膨胀作功气体状态：pb：pb=pz/n2；Tb：Tb=Tz/n2-1,5.排气过程 运动件工况：活塞由下止点附近至上止点；排气门打开，进气门关闭。作用：排出废气。气体状态：pr：排气终了压力；pr-p0 用来克服排气系统的阻力，阻力愈大，pr愈大，残余在气缸中的废气就愈多。Tr：排气终了温度；Tr低，说明燃料燃烧后转变为有用功的热量多

6、，工作过程进行得好。,1.3 实际循环与理论循环的比较,1.工质的影响：实际循环中，燃烧前后工质成分、数量改变；2.换气损失：实际循环中，存在进、排气过程中的流动阻力损失和有用功损失；3.传热损失：工质与周围环境的热量交换；4.燃烧损失：（1）燃料燃烧速度的有限性 a.压缩负功的增加;b.最高压力的下降;c.初始膨胀比减小。（2）后燃及不完全燃烧（3）在高温下部分燃烧产物分解而吸热，是循环最高温度下降。5.涡流和节流损失6.泄漏损失,燃料-空气循环,1.4 发动机的热平衡,热量分配情况：（1）一部分转化为有用功；（2）一部分传递给冷却介质：（3）废气带走的热量；（4）不完全燃烧、辐射热、驱动附件的能量消耗等其他热量损失.QT=Qe+Qs+Qr+Qb+QL 100%=qe+qs+qr+qb+ql汽油机和柴油机热量分配比例：从曲轴输出的机械能分配情况是：,