定容加热循环

1、第一章：发动机的性能第一章：发动机的性能1-2. 实际循环1-3. 实际循环的评定 指示指标1-4. 内燃机经济性和动力性的评定1-5. 机械损失1-6. 热平衡1-1.内燃机理论循环内燃机理论循环 1.定义：定义： 理论循环是实际循环的简化抽象，且又在本理论循环是实际循环的简化抽象，且又在本质上反映实际循环。质上反映实际循环。 2.目的：目的： 可以利用数学和热力学、传热学等工具对其可以利用数学和热力学、传热学等工具对其进行分析。进行分析。 3.简化条件：简化条件： (1) 循环是封闭的循环是封闭的 (2) 将燃烧视为高温源在定容、或者定压将燃烧视为高温源在定容、或者定压 下向工质加热，将排

2、气视为向低温源下向工质加热，将排气视为向低温源 定容放热。定容放热。 (3) 工质为理想气体、定比热工质为理想气体、定比热 (4) 压缩或膨胀过程视为绝热过程压缩或膨胀过程视为绝热过程 发动机发动机燃烧视为加热进气 10C排气 310C进气 10C排气 10 C放热简化模型：放热简化为 4. 三种基本循环热效率三种基本循环热效率t , 循环平均压力循环平均压力Pt 根据加热方式不同，发动机有三种基本循环：根据加热方式不同，发动机有三种基本循环： （1）定容加热循环定容加热循环-汽油机汽油机 （2）定压加热循环定压加热循环-大型低速或高增压柴油机大型低速或高增压柴油机 （3）混合加热循环混合加热

3、循环-高速柴油机高速柴油机（1） 压缩比压缩比cavv（2） 压力升高比（3） 预胀比循环特征参数: czppzzvv图中：图中：a-c为绝热压缩为绝热压缩 c-z为定容加热为定容加热 z-b为绝热膨胀为绝热膨胀 b-a为定容放热为定容放热) 1() 1(1111KKKtmtaKtmKKpp)1() 1(11 混合加热循环热效率为： 混合加热循环的平均压力为： 混合加热循环 图中：图中：a-c为绝热压缩为绝热压缩 c-z为等容加热为等容加热 z-b为绝热膨胀为绝热膨胀 b-a为等容放热为等容放热 定容加热循环(1)热效率为： 111Ktv定容加热循环 定容加热循环的平均压力为： taKtvKp

4、p) 1(11图中：图中：a-c为绝热压缩为绝热压缩 c-z为等压加热为等压加热 z-b为绝热膨胀为绝热膨胀 b-a为等容放热为等容放热 定压加热循环(1)热效率为： ) 1(1111KKKtp 定压加热循环 定压加热循环的平均压力为： taKtpKKpp) 1(115.热效率影响因素分析热效率影响因素分析 压缩比: t 对于柴油机来说，不能太高， P2, T2对于汽油机来说，不能太高，否则会产生爆震t与t关系图 压力升高比压力升高比: 对定容加热循环对定容加热循环 ： Q1，但，但Q2同比例加大，同比例加大，tv一定；一定； 对混合加热循环：对混合加热循环： 当当、 Q1相同时，相同时， t

5、m 预膨胀比预膨胀比: 对混合加热循环：对混合加热循环： 当当、 Q1相同时，相同时， tm 对定压加热循环对定压加热循环 ： Q1 tp k t 三种循环的比较：三种循环的比较： 1、 、 q1相同时：相同时：tv tm tp 2、 q1和循环最高压力相同时：和循环最高压力相同时： tp tm tv1-2.实际循环实际循环5个过程： 进气过程 压缩过程 燃烧过程 膨胀过程 排气过程 一、进气过程（一、进气过程（ra） 进气门开，排气门开，活塞由上止点向下止点运动进气门开，排气门开，活塞由上止点向下止点运动 作用作用：吸入新气，为加入：吸入新气，为加入 作准备。作准备。 特点特点：1Q0PPa

6、aaPPP00TTa0TTTaa二、压缩过程（ac） 进排气门关闭，活塞由下止点向上止点运动，工质受到压缩。 作用：扩大温差；扩大膨胀比；增加工质密度，为燃烧 创造有利条件，为柴油机着火创造条件。压缩程度评价指标压缩程度评价指标：压缩比：压缩比caVVVa：气缸总容积；Vc：压缩容积汽油机的压缩比受爆燃的限制，一般 =710；柴油机的压缩比主要考虑冷起动性， =1422； 直喷燃烧室取下限，分隔式燃烧室取上限。特点：多变过程，CpVn1压缩终点参数：CTVn111nacpp11nacTT三、燃烧过程（三、燃烧过程（cz） a)柴油机混合加热 b)汽油机混合加热进排气门均关闭，活塞处于上止点前后

7、。作用：化学能转变为工质内能，加入要求：燃烧完全完全转化 燃烧及时靠近上止点燃烧，提高热效率1Q在上止点前由火花塞点燃，燃烧速度快，接近定容加热。 在上止点喷油，发生自燃，开始速度快，接近定容加热；接着，边喷油，边燃烧，速度减慢，同时缸内容积变大，缸压变化不大，接近定压加热。四、膨胀过程（四、膨胀过程（zb）22nznbzzbpVVpp膨胀终点参数计算：汽油机：柴油机：进排气门均关闭，工质推动活塞向下运动作功。特点：多变过程CpVn2CTVn121122nznbzzbTVVTT22nznbzzbpVVpp1122nznbzzbTVVTT五、排气过程（br） 排气门打开，活塞由下止点向上止点运动

8、，排出废气，为吸入新气作准备。特点： 排气压力PrP0, Pr=Pr-P0, 用于克服排气阻力， Pr越大表示缸内残余废气越多。 Tr反映燃烧的完善程度， Tr越低表示转化为功的热 量越多，燃烧过程进行得越好。1-3.实际循环的评定指示指标实际循环的评定指示指标理论指标： t，Pt（热力学角度），评价理论循环质量指示指标： i，Pi （活塞角度） 以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价实际 循环的质量。有效指标： e，Pe（曲轴角度） 以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。一、指示功一、指示功Wi二、平均指示压力二、平均指示压力Pmi （表征单位气缸工作容积的作功能力）（表征单位气缸工作容积

9、的作功能力） Pmi=Wi/Vs686981 kpa 柴,mip7841180 kpa 汽,mip三、指示功率三、指示功率Pi1QWiiiTNGbiinVPinWPsmiii30260四、指示效率i，指示油bi1-4.内燃机经济性和动力性的评定内燃机经济性和动力性的评定一、有效功率一、有效功率Pe Pe=Pi-Pm （摩擦、附件、泵气损失）（摩擦、附件、泵气损失）二、有效扭矩MeNm三、平均有效压力Pme四、转速n和活塞平均速度Cm五、有效热效率e, 燃油消耗率be六、升功率PL、比重量me七、强度系数 Pme Cm （强度频度）1-5. 机械损失机械损失 一、机械效率一、机械效率m m=Pe

10、/Pi Pm=Pi - Pe 二、机械效率二、机械效率m的测定的测定 1.倒拖法倒拖法 2.灭缸法灭缸法 3.油耗线法油耗线法 1.倒拖法：倒拖法： 从电力测功机上所测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。 适用范围：在压缩比不很高的汽油机上得到广泛应用。Pi1=Pe-Pe(1) 第一缸的指示功率第一缸的指示功率Pij=Pe-Pe(j)Pin=Pe-Pe(n)相加得到整机指示功率为：Pi=Pi1+ Pi2+Pin= nPe (Pe (1) + Pe (2) + Pe(n) )Pm= Pi Pe =(n-1)Pe (Pe1 + Pe2 + Pe(n) )整机机械损失功率为：2.灭缸法：

11、 适用范围：仅适用于多缸发动机；不能用于废气涡 轮增压发动机及单缸发动机。3.油耗线法：油耗线法： 保证发动机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每保证发动机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每小时耗油量小时耗油量B随负荷随负荷Pme变化的关系，绘制成下图，此曲线称为负荷特变化的关系，绘制成下图，此曲线称为负荷特性曲线。性曲线。 适用范围：适用于柴油机，但不适用于汽油机。适用范围：适用于柴油机，但不适用于汽油机。影响影响m的因素的因素 1. 转速转速n（Cm） Cm=Sn/30 n 惯性力 活塞对缸壁的侧压力 轴承负荷 各摩擦副相对速度 摩擦损失 泵气损失，驱动附件损耗 pm

12、m2.负荷负荷 m=1-Pm/Pi 转速n一定，负荷 时，Pm变化不大，Pi ，m 。 3.减小摩擦减小摩擦 4.机油、粘度、冷却水温机油、粘度、冷却水温冷却水温度 润滑油温度 润滑油粘度 润滑效果 摩擦 mmmpP ,m1-6. 环境指标环境指标排放和噪声排放和噪声-最重要指标最重要指标1、排放物、排放物 （1）气体排放物：）气体排放物：HC、CO、NOx （2）微粒：除水以外，粒径大于）微粒：除水以外，粒径大于0.002 m的的 液体和固体颗粒液体和固体颗粒2、噪声、噪声 国标规定：轿车国标规定：轿车84dB,卡车卡车85dB1-7.热平衡热平衡 -热量的分配情况热量的分配情况一、实际循环热平衡一、实际循环热平衡 1.实际工质影响实际工质影响 2.换气损失换气损失 3.传热损失传热损失 4.燃烧损失