文档介绍：第二章内燃机循环及性能评价
第一节概述
第二节内燃机的理论循环
第三节内燃机实际循环及其评价指标
第四节内燃机有效性能指标
第五节机械损失
第六节热平衡
§2-1 概述
内燃机:EQ W的动力机械装置。
转换方式:热力循环四冲程=进、压、做功、排
三个环节:
混合气形成导入气缸过程: A/F,Q W的物质基础,c
燃烧放热过程:放热规律,热效率i,排放
能量传递过程:机械效率m,机械损失
A
F
A/F
c
燃烧
内燃机热功转换及能量传递过程示意图
改善内燃机性能==能量转换效果:体现在完善上
述三个环节问题上,即:
混合气:燃料汽/柴/替代燃料,热值/成分不同
换气过程尽可能提高充量,提高气缸利用率
燃烧:完全、及时节能,CO、HC
放热规律压力升高率(NOx),热效率
能量传递:机械损失摩擦、泵气、驱动附件
机械效率——提高m的措施
§ 内燃机的理论循环
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
卡诺循环组成:绝热压缩、等温加热过程
绝热膨胀做功过程、等温放热过程
卡诺定理:任何实际循环热效率都<卡诺效率
意义:指明热力动力机械装置提高热效率的途径
卡诺效率:
提高动力循环热效率的主要途径温差
内燃机实际循环:工质非理想气体—空气和燃料混合物
进气排气流动损失—换气过程
压缩、膨胀非绝热过程—多变过程
燃烧非等温放热—不完全燃烧、时间损失
汽油机—通过液体燃料(汽油)实现奥托循环
发明轻便快速内燃机;但热效率受限制
柴油机—从卡诺循环,以提高热效率增加压缩比提高温差的过程中发明;热效率至今最高
理论循环的抽象:工质为理想气体—循环比热容为常数
无进排气损失—闭口系统
压缩、膨胀过程为绝热过程
燃烧为等容或等压加热,排气为等容放热
假设条件
对混合加热循环,压力升高率和预胀比:
压缩比为,由热力学:
代入(2-1)时,得:
令=1,等容加热循环:
令=1 ,等压加热循环:
影响因素:
:,平均吸热温度,放热温度,T , 所以,效率效率
由卡诺循环,平均温差增加,tc⇑
但,>14后,随,t缓慢,机械/热负荷
T
S
14
n=k=
n=
n=
n=
n:多变指数n ,nk=(空气),工质更接近空气,
热效率,如稀薄燃烧技术等
及:a) 定容循环: 不变, ,Q1 ,Q2 ,
Q2/Q1不变,∴t 不变
b) 混合循环:Q1、一定,,,t
c) ,Q1p ,这部分热量是在膨胀作功过程中加入的,所以做功能力下降, tp 。
=1
对上述三种理论循环的热效率进行比较可以看出:
当压缩比相同时,等容加热循环的热效率最高,等压加热循环的热效率最低,而混合加热循环的热效率介于二者之间;
当最高燃烧压力pz相同,加入热量Q1相同,而压缩比不同时,等压加热循环的热效率最高,等容加热循环的热效率最低,而混合加热循环的热效率仍介于二者之间。(这是由于在pz不变的情况下,等压加热循环的压缩比最大,而等容加热循环的压缩比最小的缘故。)