发动机工作过程计算(授课)1.ppt

第二章 内燃机理论循环 2-1 概述 内燃机缸内热力循环过程（进气、压缩、燃烧、膨胀、作功、排气）是由一系列物理和化学变化的复杂过程所组成的。其影响因素也是十分复杂的。从图1-1柴油机循环为例： （1）首先是新鲜气体吸如气缸（r—a）要产生流动损失。 （2）其次是在压缩过程（a—c）存在着热交换的传热损失。 （3）燃烧过程存在燃烧损失（c- -z） 膨胀（z—b）和排气（b—r）过程 都产生由于工质变化引起的损失以及漏气损失、传热损失和气体流动损失等。因此在发动机实际循环中，除了根据热力学第二定律，原则上不可避免的热量损失外，还有上述附加损失。针对内燃机进行的极其复杂的热力过程，如果不抓住主要矛盾进行分析，就很难评定实际循环中热能利用的完善程度，也不易得到提高内燃机性能指标的明确途径。 为此，在理论上我们通常把内燃机实际工作过程加以抽象细化，加工，忽略一些次要因素，概括成几个基本的热力过程所组成的理想循环。采取以下假定： （1）忽略进排气流动损失及其影响，假定工质是在闭口系统中作封闭循环。 （2）假设工质在绝热压缩和绝热膨胀过程中工作，忽略缸壁传热摩擦、漏气等热损失。 （3）燃烧过程细化为外界无数个高温热源以等容过程、等压过程向工质加热；工质的放热假设为定容放热。 （4）以空气做功为循环中的工质并假定为理想气体，其比热看作定值，忽略比热变化的影响。 （5）忽略实际过程中的各种损失，把循环的每一过程都看作可逆过程。 采取上述假定后，就可以把实际循环示功图简化成理论示功图。进而就可用热力学中的公式进行分析和定量计算。 此外，简化前提： 实际循环简化为理论循环必须尽可能符合实际循环的特点，尤其是要符合加热过程的特点。 例如：汽油机：混合气燃烧迅速，气缸内温度压力增长很快—简化为定容加热循环。 高增压和低速大型大功率柴油机：大部分燃料在上止点后燃烧—简化为等压加热循环。 高速柴油机：介于二者之间，简化成混合加热循环。 2-2 基本热力过程 一、工质的比热C（在分析压缩过程和膨胀过程 时要用） 定义：指单位量（1Kg）物质作为单位温度（1K）变化时所吸收或放出的热量——称之为比热或比热容。 C= 式中：C—某工质在某一状态下的比热 —某工质在某一状态下温度变化时所吸收或放出的热量。（J,KJ） 质量比热、摩尔比热、容积比热— 比热与物量单位的关系 分 真实比热与平均比热—比热与加热 时工质状态的关系。 定压比热和定容比热—比热与热力 过程性质的关系。 1，? 定压比热和定容比热：（ 、 ） 绝热指数 K= 1，? 真实比热和平均比热： 比热是个变化的物理量，一般认为工质比热的变化与压力的关系不大。与温度有关。表示成： 式中：a,b,d是常数，它们的数值随气体的种类及加热过程不同而异 如图所示： =C = 平均比热： 在今后的实际计算中，要用到平均多变压缩指数 和平均多变膨胀指数 都与平均比热有关。 二、定容过程 —指气体的比容始终保持不变的热力过程。 1、? 定容过程方程式：v=常数 2、气体状态参数间的关系 3、? 能量变化 ①膨胀功或压缩功W （ ） ②热量q(吸+q,放-q)： ③内能的变量 ： 由能量平衡方程式： 即等容过程中工质吸收或放出的热量全部转变成工质内能的增加或减小。 三、等压过程 —指气体的压力保持不变的热力过程 1、等压过程方程式： 2、气体状态参数间的关系： 3、? 能量变化： ①功W ②热量 由 ③焓值变化 由能量方程式： 等压过程工质吸收或放出的热量，全部转化成工质的焓的增加或减少。 四、定温过程 —指气体的温度保持不变的热力过程 1、? 定温过程方程式： T=const 2、气体状态参数间的关系： 3、? 能量变化： ①功 ②?????? 热量q 由能量方程式 ③内能变化 ④焓值变化 五、绝热过程 1、方程式 由能量方程式 由 求 代如(a) 式 积分得到： 2、气体状态参数间的关系 由 可以变化成如下三式： ① ② 3、能量的变化 ①内能变量 ： ②热量变化 =0 ③功W 由能量方程式 ：