第1章 发动机的性能指标.ppt

1.3.2 实际循环的工作过程 1）进气冲程 吸入新鲜工质的冲程即是进气冲程。进气冲程中，活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，排气门关闭，新鲜工质在气缸内真空作用下被吸入气缸。 由于进气系统的阻力，进气终了时气缸内压力小于大气压力，约为0.075~0.095MPa，而工质受到受残余废气、气缸壁、活塞顶等高温机件的加热，温度总是高于大气温度，进气终了温度一般为310~400K。 汽油机 Pa=0.080~0.095MPa Ta=310~340K 柴油机 Pa=0.075~0.090MPa Ta=370~400K 进气门 开 启 活塞 排气门 关闭 温度310~400 K， 压力75~95 kPa 进气冲程进行的好坏直接影响发动机动力性。在气缸容积一定时，提高进气终了压力、降低进气终了温度可增加进气量。进气量的增加意味着循环作功能力的增强，循环热效率一定时，可提高发动机动力性。故在实际发动机工作过程中，进气门的迟闭角对发动机性能影响最大。 活塞向下 2）压缩冲程 吸入气缸内的工质在压缩冲程中压力和温度急剧升高，为其着火燃烧创造了有利的条件。压缩冲程是一个复杂的多变过程，其间有热交换和漏气损失。 进气门、排气门均关闭，活塞由下止点向上止点运动，气体被压缩的程度称压缩比。 压缩比过低会使发动机动力性、经济性和排放性下降，提高压缩比又受到机件强度和不正常燃烧的限制，一般发动机的压缩比为：汽油机 6~11；柴油机 16~22。 活塞向上 压缩开始时进入气缸的新鲜气体温度较低，从接触的高温机件上吸收热量；随着压缩过程的进行，气体温度不断升高，到某一瞬时与接触的高温机件温度相等时，与外界没有热量交换；此后，随着气体温度的继续升高，高温气体又会向与之接触的机件放热。 实际发动机压缩过程中，气缸内气体的平均温度总是高于与之接触的机件，所以不可避免存在传热损失，此外气体泄漏和摩擦也会造成能量损失。发动机气缸密封不良，压缩终了的压力过低，会导致发动机动力性、经济性下降，使用中出现动力不足、起动困难、燃料消耗增加等故障现象。 汽油机 Pc=0.80~2.00MPa Tc=600~750K 柴油机 Pc=3.00~5.00MPa Tc=750~950K 3）燃烧过程 活塞位于上止点附近，进、排气门均关闭。燃料的化学能转化为热能，使工质的温度和压力升高。燃烧越靠近上止点，放出热量越多，热效率越高。 汽油机的燃烧过程接近定容加热循环，原因是汽油机的可燃混合气是在火花塞点火之前已基本形成，火焰迅速传播到整个燃烧室。 柴油机的燃烧过程接近混合加热循环，喷油器在上止点前喷油，燃油微粒迅速与空气混合，在高温高压下自燃。开始时，燃烧速度很快，工质温度、压力剧增，接近定容加热；后来一面喷油，一面燃烧，燃烧速度逐渐缓慢，又因活塞下移，气缸容积加大，压力升高不大，而温度继续上升，燃烧接近定压加热。 汽油机和柴油机在燃烧时最高温度和压力一般为： 汽油机 Pz=3.00~6.00MPa Tz=2200~2800K 柴油机 Pz=6.00~9.00MPa Tz=2000~2500K 活塞向下 高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，进排气门均关闭，气体边燃烧边作功，高压气体通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用以维持发动机本身继续运转外，其余的用于对外作功。 4）作功冲程 膨胀过程终了的压力和温度越低，说明气体膨胀和热量利用越充分。柴油机的压缩比高，活塞的冲程长，气体膨胀和热量利用更充分，所以膨胀终了柴油机的温度和压力较汽油机低，热效率也较高。 汽油机 Pb=0.30~0.60MPa Tb=1500~1700K 柴油机 Pb=0.20~0.50MPa Tb=1000~1400K 活塞向下 5）排气冲程 作功冲程接近终了时，排气门提前开启，首先靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点运动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到达上止点附近时，排气冲程结束，但由于气体流动存在惯性，排气门在活塞到达上止点之后关闭。 由于发动机排气系统存在阻力，使排气终了的压力略高于大气压力。在实际工作中，也常用排气温度作为检查发动机工作状态的技术指标，排气终了温度偏高，说明发动机工作过程不良，热效率低。 汽油机 Pr=0.105~0.120MPa Tr=900~1200K 柴油机 Pr=0.105~0.12