第2章 发动机的理论循环(2003版)

1、 四行程发动机理论循环的计算四行程发动机理论循环的计算2.12.2理论循环热效率和平均指示压力的影响因素理论循环热效率和平均指示压力的影响因素2.3理论循环热效率比较理论循环热效率比较2.1 2.1 四冲程发动机理论循环的计算四冲程发动机理论循环的计算 四冲程发动机的工作过程由四冲程发动机的工作过程由进气进气、压缩压缩、燃烧膨胀燃烧膨胀、排气排气四个过程组成。每一个过程四个过程组成。每一个过程中工质的状态参数的变化及工质与外界的能中工质的状态参数的变化及工质与外界的能量交换非常复杂。量交换非常复杂。 为便于分析计算，对实际循环经过合理为便于分析计算，对实际循环经过合理假设和简化，抽象成假设和简

2、化，抽象成 2.1.1 2.1.1 对发动机实际工作过程的简化对发动机实际工作过程的简化理想循环的理想循环的基本假设基本假设：（1 1）缸内热力系统为）缸内热力系统为闭口系统闭口系统。由于进气过程和排。由于进气过程和排气过程中工质的状态参数变化不大，故热力计算时，气过程中工质的状态参数变化不大，故热力计算时，可不考虑换气过程。可不考虑换气过程。（2 2）放热过程放热过程简化为简化为定容放热定容放热过程；过程；（3 3）压缩压缩和和膨胀过程膨胀过程近似为近似为绝热过程，绝热过程，即即定熵过程定熵过程；（4 4）工质为）工质为理想气体理想气体，整个循环工质成分不变，物，整个循环工质成分不变，物性参

3、数为定值（比热容为定值）；性参数为定值（比热容为定值）；（5 5）气缸内无摩擦损失，简化为）气缸内无摩擦损失，简化为可逆过程可逆过程。 压缩、膨胀过程为绝热过程，排气过程为定容过程。压缩、膨胀过程为绝热过程，排气过程为定容过程。 根据燃烧根据燃烧过程的特点过程的特点定容加热过程定容加热过程 汽油机汽油机 定压加热过程定压加热过程 低速柴油机低速柴油机混合加热过程混合加热过程 高速柴油机高速柴油机（定容及定压加热过程）（定容及定压加热过程）2.1 2.1 对发动机实际工作过程的简化对发动机实际工作过程的简化 图图2.1 定容加热循环（汽油机）定容加热循环（汽油机） 1 - 2 绝热压缩绝热压缩

4、2 - 3定容加热定容加热 3 - 4 绝热膨胀绝热膨胀 4 - 1定容放热定容放热定容加热过程定容加热过程 图图2.2 定压加热循环定压加热循环 （低速柴油机）（低速柴油机） 1-2 绝热压缩绝热压缩 2-3 定压加热定压加热 3-4 绝热膨胀绝热膨胀 4-1 定容放热定容放热定压加热过程定压加热过程 图图2.3 混合加热循环混合加热循环 （高速柴油机）（高速柴油机） 1 - 2 绝热压缩绝热压缩 2 3 定容加热定容加热 3 - 4定压加热定压加热 4 - 5绝热膨胀绝热膨胀 5 - 1定容放热定容放热混合加热过程混合加热过程1 12 2 绝热压缩绝热压缩2 23 3 定容吸热定容吸热3

5、34 4 定压吸热定压吸热4 45 5 绝热膨胀绝热膨胀5 51 1 定容放热定容放热32pp43vv压缩比：压缩比： 压力升高比：压力升高比： 预胀比：预胀比：21vv2.1.2 2.1.2 理论循环的热效率和平均压力的计算理论循环的热效率和平均压力的计算图图2.3 是发动机经济性指标，是热功转换是发动机经济性指标，是热功转换的比例的比例。是动力性指标，是一个循环是动力性指标，是一个循环内单位气缸容积所做的功，是热功转换量的内单位气缸容积所做的功，是热功转换量的指标指标tip2.循环热效率循环热效率net1twqnetnet12wqqq342343321TTcTTcqqqpV15152TTc

6、qqV（2-1）循环吸热量循环吸热量循环放热量循环放热量图图2.33423151211TTTTTTqqtt表示、利用111211221TvvTT有13321223pTTTp有14431334vTTTv有151515ppTT有（2-1）图图2.31112112kkTVVTT曲线1-2：绝热压缩， RTvp111RTvp222222111TvpTvp122211vvpTTpkkvpvp2211kkvpvTvTvp22121122111211121112kkkkTvvTvvTT11111t 5511pTTp51TT3423151TTTTTTt把T2、T3、T4和T5代入求:15pp534441232

7、3pppvvppvpv44552211vpvpvpvp因两式相除，考虑到325134vvvvpp（2-1）定压加热过程定压加热过程11111t 32pp压力升高比压力升高比（2-6）图图2.1定容加热过程定容加热过程111111111t （2-4）（图（图2.1）预胀比预胀比n循环平均指示压力循环平均指示压力 得得 是是混合加热循环单位气缸工作容积所做的混合加热循环单位气缸工作容积所做的循环功循环功 循环指示压力越大，循环净功越多，动力循环指示压力越大，循环净功越多，动力性越好。性越好。hmhtmVQVWp1tmkmtkkpp) 1() 1(111（2-3）tmp 2.2 理论循环热效率和平均

8、指示压力的影响因素理论循环热效率和平均指示压力的影响因素 影响理想影响理想循环热效率循环热效率 的因素的因素压缩比压缩比 压力升高比压力升高比 预胀比预胀比 绝热指数绝热指数 11111t P42P42页页 图图2.42.4（2-1）初态压力初态压力 1p混合加热过程混合加热过程)at)bt) ct压缩比压缩比 压力升高比压力升高比 预胀比预胀比图图2.5、图、图2.8定压加热过程定压加热过程net)tawnet)tbw11111t 32pp（2-6）图图2.9 定容加热过程定容加热过程ta)net);tbw不变，但（2-4）图图2.6压缩比相同，压缩比相同，p1, T1 及吸热量相同时的及吸热量相同时的比较比较111vmpqqqpmvqqq222tvtmtp2.3 2.3 理论循环热效率的比较理论循环热效率的比较图图2.10 循环循环p pmaxmax，T Tmaxmax相同时的比较相同时的比较222pmvqqqvmpqqq221tptmtv图图2.11 这一结论与实际发动机的工作特性吻合