文档介绍：第二章发动机的实际循环与性能指标
在第一章中,我们按照热力学的观点把发动机的热力循环理想化、抽象化,分析影响理想循环的基本因素,找出提高效率及作功能力的途径。本章将对发动机的实际循环进行分析。
在第一章中,我们按照热力学的观点把发动机的热力循环理想化、抽象化,分析影响理想循环的基本因素,找出提高效率及作功能力的途径。本章将对发动机的实际循环进行分析。
研究实际循环的目的,就是分析与理想循环的差异和引起各种损失的原因,以求不断改善实际循环,缩小与理想循环的差距,促进发动机的改进与发展。
发动机的工作性能,常用性能指标来衡量。
本课程是以动力性、经济性、排放、振动、噪声等性能为研究对象,深入到工作过程的各个阶段,分析影响这些性能的各种因素,从中找出提高性能的一般规律。
第一节四行程发动机的实际循环
在发动机的实际工作中,燃料燃烧的热能,通过工质的膨胀转化为机械功,这种连续不断地把热能变为机械功的循环,称为发动机的实际循环。
、一、实际循环进行过程
(一)示功图气缸内工质的压力p随气缸工作容积v或曲轴转角θ变化的图形称为示功图。示功图有两种基本形式:以气缸工作容积为独立变量的称为p—V示功图;以曲轴转角为独立变量的称为p—θ示功图,也称展开示功图。如图分别为p—V图和p—θ图。
示功图是研究实际循环的依据,一般由专门的仪器在发动机工作时直接测得。
(二)实际循环过程
发动机在实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气等五个过程组成。通常用缸内的气体压力p随气缸工作容积v而变化的图形来表示工质在气缸中的实际工作情况,如图所示为四行程发动机示功图。
(1)排气终了时气缸内压力p(r点)高于大气压p0,残余废气膨胀,压力由排气终点的压力pr降到压力pr’
(2)活塞下行,新鲜工质被吸入气缸。由于进气系统的阻力,进气终了压力pa一般小于大气压力p0,压力差p0~ pa用来克服进气系统的阻力。由于新鲜工质受到发动机高温零件和残余废气的加热,进气终了的温度Tca总高于大气温度T0。
一般进气终了的压力Pca及温度Tca大致范围是:
汽油机 Pca=(~)p0
Tca=340~380K
柴油机 Pca=(~)p0
Tca=300~340K
增压柴油机 Pca=(~)p0
Tca=320~380 K
压缩过程(图中ac′c线)的作用是增大工作过程的温差,使工质获得最大限度的膨胀比,提高循环热效率,并为着火燃烧创造有利条件。在柴油机中压缩后气体的高温是保证燃料着火的必要条件。
压缩过程是进、排气门均关闭,活塞从下向上移动,缸内工质受到压缩,温度及压力不断上升的过程。
工质被压缩的程度用压缩比εc表示。
式中 va—气缸总容积(气缸最大容积);
vcc—燃烧室容积(气缸余隙容积);
vs—气缸工作容积(活塞排量) ;