第一章第一节发动机理论循环

1、一、研究理论循环的意义一、研究理论循环的意义实际循环过于复杂，先从简单的入手实际循环过于复杂，先从简单的入手。1)1)用比较简单的理论公式来说明热力学基本参用比较简单的理论公式来说明热力学基本参数间的关系，以明确提高理论循环效率的基数间的关系，以明确提高理论循环效率的基本途径。本途径。2)2)确定极限的循环效率，以判断实际发动机工确定极限的循环效率，以判断实际发动机工作的完善程度。作的完善程度。3 3）有利于比较各种热力学循环的经济性。）有利于比较各种热力学循环的经济性。第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环把实际循环简化为理论循环，需作如下假设：把实际循环简化为理论循环，需作如下

2、假设：工质是理想气体，其比热为定值。工质是理想气体，其比热为定值。工质与外界无质量交换，不计进排气过程工质与外界无质量交换，不计进排气过程及流动损失。及流动损失。工质的压缩和膨胀过程均为绝热过程，不工质的压缩和膨胀过程均为绝热过程，不计缸壁传热、漏气等损失。计缸壁传热、漏气等损失。二、理论循环的假设条件二、理论循环的假设条件第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环把实际循环简化为理论循环，需作如下假设：把实际循环简化为理论循环，需作如下假设：燃烧过程为外界高温热源以等容过程、等燃烧过程为外界高温热源以等容过程、等压过程向工质加热，排气过程用等容放热压过程向工质加热，排气过程用等容放热

3、过程代替。过程代替。构成循环的各个过程都是可逆的。构成循环的各个过程都是可逆的。二、理论循环的假设条件二、理论循环的假设条件第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环 循环热效率：循环热效率： 循环平均压力循环平均压力：1211211QQQWQQQthtVWp 第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环二、理论循环的评价指标二、理论循环的评价指标等容加热循环等容加热循环21VV23pp111kttktkpp) 1(111第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环三、发动机理论循环三、发动机理论循环等压加热循环等压加热循环23VV) 1(1111kkkttktkkpp)

4、1(111第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环三、发动机理论循环三、发动机理论循环混合加热循环混合加热循环) 1(11111kkkttktkkpp)1(1111第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环三、发动机理论循环三、发动机理论循环1 1、压缩比：、压缩比：增加压缩比可以提高工质的温度，扩增加压缩比可以提高工质的温度，扩大了循环温度阶梯，提高了发动机的膨胀比，大了循环温度阶梯，提高了发动机的膨胀比，因而提高了热效率。但其提高率随着压缩比的因而提高了热效率。但其提高率随着压缩比的不断增大而逐渐降低；不断增大而逐渐降低；2 2、压力升高比：、压力升高比：增大压力升高比，

5、可以增加混合增大压力升高比，可以增加混合加热循环中等容部分加热量，提高了热量利用加热循环中等容部分加热量，提高了热量利用率，因而提高了热效率；率，因而提高了热效率；第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环四、各参数对理论循环的热效率和平均压力四、各参数对理论循环的热效率和平均压力的影响的影响3 3、压缩比和压力升高比的增长，将伴随着最、压缩比和压力升高比的增长，将伴随着最高循环压力的急剧上升；高循环压力的急剧上升；4 4、增大、增大预膨胀比预膨胀比，可以提高平均压力，但由，可以提高平均压力，但由于等压部分加热量增加，而这部分热量是在于等压部分加热量增加，而这部分热量是在膨胀比逐渐降低

6、的情况下加入的，因而热效膨胀比逐渐降低的情况下加入的，因而热效率随降低了；率随降低了；5 5、绝热指数愈大绝热指数愈大，则热效率愈高。，则热效率愈高。第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环四、各参数对理论循环的热效率和平均压力四、各参数对理论循环的热效率和平均压力的影响的影响第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环五、发动机实际工作条件的约束和限制五、发动机实际工作条件的约束和限制 通过通过改变循环参数可以提高热效率，但须考虑改变循环参数可以提高热效率，但须考虑实际工作条件的约束和限制：实际工作条件的约束和限制： 1. 1. 结构条件的限制结构条件的限制 与与 ， t t

7、 ，但是，但是p pz z ，致使发动机使，致使发动机使用可靠性降低，要求提高发动机结构强度，因而质用可靠性降低，要求提高发动机结构强度，因而质量造价量造价增加增加第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环 2. 2.机械效率机械效率的限制的限制 m与pz密切相关，pz 会使m ，故与不能无限制增大五、发动机实际工作条件的约束和限制五、发动机实际工作条件的约束和限制第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环 3. 3.燃烧燃烧方面的限制方面的限制 若若压缩比定得过高，压缩比定得过高，汽油机汽油机将会产生将会产生爆燃爆燃、表表面点火面点火等不正常燃烧的现象。对于等不正常燃烧的现象

8、。对于柴油机柴油机而言，过而言，过高的压缩比将使高的压缩比将使压缩终了的气缸容积变得很小压缩终了的气缸容积变得很小，对，对制造制造工艺的要求极为苛刻，燃烧室工艺的要求极为苛刻，燃烧室设计设计的难度增加，的难度增加，也不利于燃烧的高效也不利于燃烧的高效进行。进行。五、发动机实际工作条件的约束和限制五、发动机实际工作条件的约束和限制第一章 发动机循环与发动机性能指标第一节 理论循环六、三种理论循环比较六、三种理论循环比较循环名称循环名称 循循 环示功图环示功图 循循 环环 特特 点点 实际过程实际过程 等容加热循等容加热循环环 加热过程在等容条件下很加热过程在等容条件下很快完成，热效率仅与压缩快完成，热效率仅与压缩比有关比有关 ，热效率最高，热效率最高点燃式发动点燃式发动机（机（OttO循循环）环） 等压加热循等压加热循环环 加热过程在等压条件下缓加热