发动机原理第一章发动机工作循环与性能.pptVIP

第一章 发动机工作循环及性能指标 发动机理论循环概述 发动机实际循环 热平衡 指示指标 有效指标 机械损失 燃烧热化学 §1-1发动机理论循环概述 一 实际循环向理论循环的简化 实际循环 ： 示功图：气缸内压力随曲轴的转角或气缸工作容积而变化的关系。 实际循环的简化：1 忽略进、排气过程。2 压缩、膨胀过程简化为可逆绝热过程。3 燃烧过程简化为定容加热过程和定压加热过程。4 排气放热简化为定容放热过程。5 假定工质为定比热的理想气体。  二 理论循环及其分析比较 定容加热循环热效率的计算 理论循环热效率： 定容加热循环 ： 定压加热循环 ： 混合加热循环 ： 三种理论循环热效率的比较 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 由热效率表达式，还可以得到如下结论： 提高压缩比ε可以提高热效率ηt，但提高率随着压缩比ε的不断增大而逐渐降低。 增大压力升高比λ可使热效率ηt提高。 压缩比ε以及压力升高比λ的增加，将导致最高循环压力pz的急剧上升。 增大初始膨胀比ρ，可以提高循环平均压力，但循环热效率ηt随之降低。 绝热指数k增大，循环热效率ηt提高。 内燃机实际工作条件的约束和限制 1 结构条件的限制 提高ε、λ时，ηt提高，但pz急剧升高。 对承载零件的强度要求更高 缩短发动机的使用寿命 降低发动机的使用可靠性 发动机体积与制造成本的增加。 内燃机实际工作条件的约束和限制 2 机械效率的限制 ε? 、λ? ? 摩擦阻力? ? 机械损失? ?机械效率? 内燃机实际工作条件的约束和限制 3 燃烧方面的限制 ε?? ，汽油机爆燃? 、表面点火?。 柴油机压缩终了的气缸容积? 制造工艺的要求?， 燃烧室设计的难度?。 §1-2 发动机实际循环与热损失 工质改变损失 传热、流动损失 换气损失 时间损失 燃烧损失 泄漏损失 一 工质改变损失 （一）工质性质 ： 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。 （二）比热容 ： 理论上：定比热容。 实际上：温度T? ? 比热容C?。由于比热容随温度上升而增大，对于相同的加热量(燃料燃烧放热量)，实际循环所能够达到的最高燃烧温度小于理论循环，其最终的结果是使循环热效率下降，循环所做的有用功减少。 二 传热、流动损失 （一）传热损失 ： 理论上：压缩、膨胀过程为绝热过程。 实际上：大量热量通过气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。 （二）流动损失 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 定义：排气门提前开启造成的损失+进、 排气推动功之差。 理论循环换气功与实际循环换气功之差 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。 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 燃烧损失 后燃损失 不完全燃烧损失 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。 热效率 汽油机：循环热效率 0.54-0.58 指示热效率 0.30-0.40 柴油机：循环热效率 0.64-0.67 指示热效率 0.40-0.45 §1-3 热平衡  总热量：QT = GT hu 分别转化为 ：（ 柴油机） 有效功的热量 QE : 30%-40% 传递给冷却介质的热量Qs 15%-35% 废气带走的热量Qr 25%-45% 燃料不完全燃烧的热损失QB 0-5% 其它热量损失QL 2%-5% 发动机热平衡方程式： §1-4 指示指标 发动机性能指标：指示指标，有效指标。 指示指标：以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。 有效指标：以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。 一 指示功和平均指示压力 指示功 :一个循环工质对活塞