第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)(2003版)

1、 四行程發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的計(jì)算四行程發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的計(jì)算2.12.2理論循環(huán)熱效率和平均指示壓力的影響因素理論循環(huán)熱效率和平均指示壓力的影響因素2.3理論循環(huán)熱效率比較理論循環(huán)熱效率比較2.1 2.1 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的計(jì)算四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的計(jì)算 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程由四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程由進(jìn)氣進(jìn)氣、壓縮壓縮、燃燒膨脹燃燒膨脹、排氣排氣四個(gè)過(guò)程組成。每一個(gè)過(guò)程四個(gè)過(guò)程組成。每一個(gè)過(guò)程中工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)的變化及工質(zhì)與外界的能中工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)的變化及工質(zhì)與外界的能量交換非常復(fù)雜。量交換非常復(fù)雜。 為便于分析計(jì)算，對(duì)實(shí)際循環(huán)經(jīng)過(guò)合理為便于分析計(jì)算，對(duì)實(shí)際循環(huán)經(jīng)過(guò)合理假設(shè)和簡(jiǎn)化，抽象成假設(shè)和簡(jiǎn)

2、化，抽象成 2.1.1 2.1.1 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的簡(jiǎn)化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的簡(jiǎn)化理想循環(huán)的理想循環(huán)的基本假設(shè)基本假設(shè)：（1 1）缸內(nèi)熱力系統(tǒng)為）缸內(nèi)熱力系統(tǒng)為閉口系統(tǒng)閉口系統(tǒng)。由于進(jìn)氣過(guò)程和排。由于進(jìn)氣過(guò)程和排氣過(guò)程中工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)變化不大，故熱力計(jì)算時(shí)，氣過(guò)程中工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)變化不大，故熱力計(jì)算時(shí)，可不考慮換氣過(guò)程。可不考慮換氣過(guò)程。（2 2）放熱過(guò)程放熱過(guò)程簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為定容放熱定容放熱過(guò)程；過(guò)程；（3 3）壓縮壓縮和和膨脹過(guò)程膨脹過(guò)程近似為近似為絕熱過(guò)程，絕熱過(guò)程，即即定熵過(guò)程定熵過(guò)程；（4 4）工質(zhì)為）工質(zhì)為理想氣體理想氣體，整個(gè)循環(huán)工質(zhì)成分不變，物，整個(gè)循環(huán)工質(zhì)成分不變，物性參

3、數(shù)為定值（比熱容為定值）；性參數(shù)為定值（比熱容為定值）；（5 5）氣缸內(nèi)無(wú)摩擦損失，簡(jiǎn)化為）氣缸內(nèi)無(wú)摩擦損失，簡(jiǎn)化為可逆過(guò)程可逆過(guò)程。 壓縮、膨脹過(guò)程為絕熱過(guò)程，排氣過(guò)程為定容過(guò)程。壓縮、膨脹過(guò)程為絕熱過(guò)程，排氣過(guò)程為定容過(guò)程。 根據(jù)燃燒根據(jù)燃燒過(guò)程的特點(diǎn)過(guò)程的特點(diǎn)定容加熱過(guò)程定容加熱過(guò)程 汽油機(jī)汽油機(jī) 定壓加熱過(guò)程定壓加熱過(guò)程 低速柴油機(jī)低速柴油機(jī)混合加熱過(guò)程混合加熱過(guò)程 高速柴油機(jī)高速柴油機(jī)（定容及定壓加熱過(guò)程）（定容及定壓加熱過(guò)程）2.1 2.1 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的簡(jiǎn)化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的簡(jiǎn)化 圖圖2.1 定容加熱循環(huán)（汽油機(jī)）定容加熱循環(huán)（汽油機(jī)） 1 - 2 絕熱壓縮絕熱壓縮

4、2 - 3定容加熱定容加熱 3 - 4 絕熱膨脹絕熱膨脹 4 - 1定容放熱定容放熱定容加熱過(guò)程定容加熱過(guò)程 圖圖2.2 定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán) （低速柴油機(jī)）（低速柴油機(jī)） 1-2 絕熱壓縮絕熱壓縮 2-3 定壓加熱定壓加熱 3-4 絕熱膨脹絕熱膨脹 4-1 定容放熱定容放熱定壓加熱過(guò)程定壓加熱過(guò)程 圖圖2.3 混合加熱循環(huán)混合加熱循環(huán) （高速柴油機(jī)）（高速柴油機(jī)） 1 - 2 絕熱壓縮絕熱壓縮 2 3 定容加熱定容加熱 3 - 4定壓加熱定壓加熱 4 - 5絕熱膨脹絕熱膨脹 5 - 1定容放熱定容放熱混合加熱過(guò)程混合加熱過(guò)程1 12 2 絕熱壓縮絕熱壓縮2 23 3 定容吸熱定容吸熱3

5、34 4 定壓吸熱定壓吸熱4 45 5 絕熱膨脹絕熱膨脹5 51 1 定容放熱定容放熱32pp43vv壓縮比：壓縮比： 壓力升高比：壓力升高比： 預(yù)脹比：預(yù)脹比：21vv2.1.2 2.1.2 理論循環(huán)的熱效率和平均壓力的計(jì)算理論循環(huán)的熱效率和平均壓力的計(jì)算圖圖2.3 是發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，是熱功轉(zhuǎn)換是發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，是熱功轉(zhuǎn)換的比例的比例。是動(dòng)力性指標(biāo)，是一個(gè)循環(huán)是動(dòng)力性指標(biāo)，是一個(gè)循環(huán)內(nèi)單位氣缸容積所做的功，是熱功轉(zhuǎn)換量的內(nèi)單位氣缸容積所做的功，是熱功轉(zhuǎn)換量的指標(biāo)指標(biāo)tip2.循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率net1twqnetnet12wqqq342343321TTcTTcqqqpV15152TTc

6、qqV（2-1）循環(huán)吸熱量循環(huán)吸熱量循環(huán)放熱量循環(huán)放熱量圖圖2.33423151211TTTTTTqqtt表示、利用111211221TvvTT有13321223pTTTp有14431334vTTTv有151515ppTT有（2-1）圖圖2.31112112kkTVVTT曲線1-2：絕熱壓縮， RTvp111RTvp222222111TvpTvp122211vvpTTpkkvpvp2211kkvpvTvTvp22121122111211121112kkkkTvvTvvTT11111t 5511pTTp51TT3423151TTTTTTt把T2、T3、T4和T5代入求:15pp534441232

7、3pppvvppvpv44552211vpvpvpvp因兩式相除，考慮到325134vvvvpp（2-1）定壓加熱過(guò)程定壓加熱過(guò)程11111t 32pp壓力升高比壓力升高比（2-6）圖圖2.1定容加熱過(guò)程定容加熱過(guò)程111111111t （2-4）（圖（圖2.1）預(yù)脹比預(yù)脹比n循環(huán)平均指示壓力循環(huán)平均指示壓力 得得 是是混合加熱循環(huán)單位氣缸工作容積所做的混合加熱循環(huán)單位氣缸工作容積所做的循環(huán)功循環(huán)功 循環(huán)指示壓力越大，循環(huán)凈功越多，動(dòng)力循環(huán)指示壓力越大，循環(huán)凈功越多，動(dòng)力性越好。性越好。hmhtmVQVWp1tmkmtkkpp) 1() 1(111（2-3）tmp 2.2 理論循環(huán)熱效率和平均

8、指示壓力的影響因素理論循環(huán)熱效率和平均指示壓力的影響因素 影響理想影響理想循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率 的因素的因素壓縮比壓縮比 壓力升高比壓力升高比 預(yù)脹比預(yù)脹比 絕熱指數(shù)絕熱指數(shù) 11111t P42P42頁(yè)頁(yè) 圖圖2.42.4（2-1）初態(tài)壓力初態(tài)壓力 1p混合加熱過(guò)程混合加熱過(guò)程)at)bt) ct壓縮比壓縮比 壓力升高比壓力升高比 預(yù)脹比預(yù)脹比圖圖2.5、圖、圖2.8定壓加熱過(guò)程定壓加熱過(guò)程net)tawnet)tbw11111t 32pp（2-6）圖圖2.9 定容加熱過(guò)程定容加熱過(guò)程ta)net);tbw不變，但（2-4）圖圖2.6壓縮比相同，壓縮比相同，p1, T1 及吸熱量相同時(shí)的及吸熱量相同時(shí)的比較比較111vmpqqqpmvqqq222tvtmtp2.3 2.3 理論循環(huán)熱效率的比較理論循環(huán)熱效率的比較圖圖2.10 循環(huán)循環(huán)p pmaxmax，T Tmaxmax相同時(shí)的比較相同時(shí)的比較222pmvqqqvmpqqq221tptmtv圖圖2.11 這一結(jié)論與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性吻合