第七章 柴油机工作循环.ppt

第七章 柴油机工作循环和主  要性能指标 ●分析和研究工作循环和工作过程 ●了解影响柴油机性能的主要因素 ●掌握提高柴油机性能的基本途径 §7-1 柴油机的工作循环 一、柴油机的两种示功图 示功图——表示气缸内工质压力变化的曲线。 1、p-V示功图 定义：气缸内工质压力随气缸容积变化的曲线， 又称压力—容积图。 图上，曲线包围的面积相当于工质在一个循 环内对活塞做的功，故习惯上称为示功图。 2、p-φ示功图 定义：气缸内工质压力随曲轴转角变化的曲线。 又称展开示功图。 必须指出： p- φ示功图曲线下的面积不能直接代表工质在一个循环内对活塞做的功。 二、柴油机的理想循环 基于热力学基本理论建立起来的柴油机循环称为理想循环。 1、基本假设 工质为理想气体，其分子量和比热与纯空气在物理标准状态时相同。在整个循环中，比热和化学成分不变。燃料的燃烧过程用外界热源向工质加热过程代替，加热方式可以是定容、定压或定容与定压混合。 循环为闭口体系，不更换工质，工质数量也不变，故无进排气过程和气体的泄漏。 压缩和膨胀过程为绝热过程，与外界没有热交换，也没有摩擦。 废气排出带走热量的过程用工质向外界冷源的放热过程代替。 柴油机的理想循环是一个闭口体系的可逆热力循环，在能量转换过程中只有冷源损失。由于对工质所作的假设，有人称它为空气标准循环。 2、柴油机的理想循环 三、柴油机的实际循环 1、柴油机的实际循环和理想循环的差别 实际循环是一个开口体系，而不是闭口体系。且存在流动阻力。 关于加热和放热过程。 工质的数量和成分变化，工质的比热也随工质的成分和温度变化。 各个工作过程进行时，存在着热交换和摩擦。 柴油机的实际循环和过程都是不可逆的。从能量转换角度来看，除了冷源损失外，还有不可逆损失，即不完全燃烧、热交换、漏气和流动阻力等其它损失。 2、柴油机实际循环的各过程 换气过程 压缩过程 燃烧过程 膨胀过程 换气过程 ①残余废气系数γr 定义：换气结束时，缸内残存的废气量Gr与充入 气缸的新鲜空气量G0之比。 残余废气系数衡量换气过程结束后废气排除的干净程度，它表示换气过程进行的完善程度。 在标定工况下，不同柴油机γr的取值范围： 四冲程非增压机， γr=0.03~0.06 四冲程增压机， γr=0.00~0.03 二冲程气口气门直流扫气， γr=0.06~0.08 二冲程回流扫气， γr=0.05~0.15 二冲程简单横流扫气， γr=0.25~0.40 ②充气系数ηv 定义：换气结束时，充入 气缸的实际空气量G0 与在进气状态下充满气缸工作容积Vs的理 论空气量Gs之比。 不同柴油机的进气状态 四冲程非增压机，取大气状态p0，T0 二冲程柴油机，取扫气箱内状态ps，Ts 增压柴油机，取进气管状态pk，Tk 不同柴油机ηv的取值范围： 四冲程柴油机， ηv =0.75~0.90 二冲程直流扫气，ηv =0.80~0.90 二冲程回流扫气，ηv =0.75~0.80 标定工况下，进气终了时气缸中的压力： 四冲程非增压机，pa=(0.85~0.95)p0 四冲程增压机， pa=(0.92~1.0)pk 二冲程低速机， pa=(0.96~1.0)ps ③扫气效率ηs 定义：扫气过程结束后，气缸内的新鲜空气量G0 与气缸内全部气体量Ga之比。 ④扫气系数φs 定义：在一个循环中，通过扫气口的全部扫气量 Gk与换气过程结束后留在气缸内的新鲜空 气量G0之比。 ⑤扫气过量空气系数φk 定义：在一个循环中，通过扫气口的全部扫气量 Gk与在进气状态下充满气缸工作容积Vs的 理论空气量Gs之比。 二冲程柴油机换气过程进行得好坏，是结合换气的干净程度和扫气空气的消耗量两方面来衡量的。 扫气效率ηs是衡量扫气干净程度的指标。ηs越大，扫气越干净，ηs的极限值是1。 扫气系数φs用来说明扫气空气消耗的相对量。一般φs=1.2~2.0。 扫气过量空气系数φk说明扫气空气消耗的绝对量。一般φk=1.0~1.3。 压缩过程 实际压缩过程与理想压缩过程的区别 ⊙开始和终止不是在活塞止点处； ⊙不是绝热过程，气体与