第一章发动机工作循环及性能指标..docVIP

第一章 发动机工作循环及性能指标 §1-1 发动机理想循环概述 一 实际循环向理想循环的简化 （） （） 1 : 0～1 （ p p?p p ） 2 : 1～2 （ p?T? ） : 工质吸热；后期: 工质放热。 3 燃烧过程: 2～3～4 （ p??T?? ） 4 : 4～5 （ p?T? ） : 工质放热；后期: 工质吸热。 5 排气过程: 5～0 （ p p ） （） 1 忽略进、排气过程 2 压缩、膨胀过程 （） 3 燃烧过程简化为定容加热过程 （23） （34） 4 5 假定工质为定比热的理想气体 二 理想循环及其分析比较 （） －车用柴油机的理想循环 1 循环特征参数 （1） （2） （3） 2 热效率 计算得: 3 分析 （1） ? ?? ? ?t? ；?? ? ?t ? 。? = 1 ? ?t = const. （） （2） ?? ? ?t ? ? = 20 左右时，?? ? ?t ? 不大 柴油机 ? = 12～22 （） （Otto循环） 1 热效率 因为: 预胀比 所以: 热效率 2 分析 ? = 1 ? ?t = const. ?? ? ?t ? ；当 ? = 10 左右时，?? ? ?t ? 不大 且汽油机容易爆燃，因此，汽油机 ? = 6～10 （） （diesel 循环） 1 热效率 因为: 压力升高比 所以: 热效率 2 分析 （1） ? ?? ? ?t ? （2） ? ?? ? ?t ? （） 1 初态1相同，压缩比?相同，加热量q1相同 2 初态1相同，最高压力、最高温度相同，放热量q2相同 §1-2 发动机实际循环 发动机理想循环加上各项损失后， 即可分析发动机的实际循环。 一 工质改变损失 （） 理论上: 理想气体，双原子气体。 实际上: 燃烧前: 燃料+空气； 燃烧后: 燃烧产物。 （） 理论上: 定比热 实际上: 温度T? ? 比热C? （） 例 C + O ? CO + 热量 [+ O] ? CO2 + 热量 其中 CO 为中间产物，CO2 为最终产物。若遇高温，则会发生复分解反 应，即高温分解: CO2 ? CO + O - 热量 这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止 点，做功效果变差，热效率下降。 二 传热、流动损失 （） 理论上: 压缩、膨胀过程为绝热过程。 实际上: 大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。 传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。因此，许多研 究者致力于开发绝热发动机。 （） 理论上: 闭口系统，没有气体流动损失。 实际上: 进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。 三 换气损失 理论上: 忽略进、排气过程。 实际上: 进、排气门提前开启，迟后关闭。而且有流动阻力。 换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失 之中。 四 时间损失 理论上: 定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。 实际上: 燃烧需要时间。 五 补燃损失 理论上: 加热瞬间停止，膨胀过程无加热。 实际上: 虽然大部分（80%） 料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。 六 泄漏损失 理论上: 闭口系统，无泄漏。 实际上: 活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱中，造 成损失。 §1-3 热平衡 总热量: QT = GT hu 分别转化为 一 有效功的热量 QE [ kJ/h ] （ 1 kw/h = kJ ） 柴油机: 30～40% ； 汽油机: 20～30%。 令 二 传递给冷却介质的热量 QS 其中Gs－发动机冷却介质的每小时流量 [ kg/h ] cs－冷却介质比热 [ kJ/kg·℃ ] t1 ，t2 －冷却介质的进、出口温度 [℃] 三 废气带走的热量Qr 其中Gr－燃料量 [ kg/h ]