第1章发动机的性能详解

k c
四、三种基本循环的比较：p4～p6
表1–1 三种理论循环的比较
循环名 称 等容加 热循环 循环热效率 循环特点 加热过程在等容条件下很快完成， 热效率仅与压缩比有关
等压加 热循环
混合加 热循环
c 1 0 1 1 t 1 1 c ( 0 1)
二、循环热效率：p2～p4
理论循环是用循环热效率和循环平均压 力来评定。 1、循环热效率(简称热效率) t ：p2
评定循环 经济性
W Q1 Q2 Q2 t 1 Q1 Q1 Q1
式中：W 工质所做循环功（J） 循环加热量（J） 工质在循环中放出的热（J）
Q1 Q2
2、三种基本理论循环的热效率公式 １）混合加热循环的热效率
3、三种基本理论循环热效率的分析 1）混合加热循环热效率的分析 分析条件：循环总加热量不变。
(1) c t
(2)0 t
(3)p t
2）等容加热循环热效率的分析
(1) c t
３）等压加热循环热效率的分析
(1) c t (1) t
简化原则为: p1
1 假定工质为定比热容的理想气体；
理解！！
2 不计吸气和排气过程（工质的总质量保持不变），假 设工质是在闭口系统中作封闭循环；
3 压缩、膨胀过程简化为绝热等熵过程；
4 把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程，简化为等 容加热过程或等压加热过程；
5 排气中的实际放热过程简化为等容放热过程；
•汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小， 火焰传播距离不变。当负荷下降时，燃烧速 度降低，燃烧时间加长。这相当于λp下降而 0 上升，则ηt降低。
第二节
四冲程发动机的实际循环
一、发动机的实 际循环 1、进气过程 图a） 2、压缩过程 图b） 3、燃烧过程 图c） 4、膨胀过程 图c） 5、排气过程 图d）
(2)0 t
4） 等熵指数对循环热效率的影响
４、发动机实际工作条件对循环热效率提高 的约束和限制： p3~4 从理论循环的分析可知，提高压缩比εc和 压力升高比λp对提高循环热效率ηt起着有利 的作用，但发动机实际工作条件约束和限制 循环热效率提高。 1) 零件的强度和可靠性的限制 2) 机械效率的限制 3) 燃烧方面的限制 发动机的压缩比和压力升高比见p4。
p 0 1 t 1 k 1 ( p 1) k p ( 0 1) c
1
k
２）等容加热循环的热效率
t 1
1
c
k 1
0 1
k
３）等压加热循环的热效率
0 1 t 1 k 1 c k( 0 1)
1
p 1
6 忽略过程损失，把循环的每一过程都假定为可逆过程， 即假设循环过程为可逆循环。
3、发动机的理论循环：
发动机理论循环的三种形式：
a)混合加热循环
高速柴油机
b)等容加热循环
汽油机பைடு நூலகம்
c)等压加热循环
高增压和低速大型柴油机
补充：
• 熵的定义：熵是一个状态参数，其定义 为：
其中：dq表示1千克工质在可逆过程中自外 界吸入的热量。
三、循环平均压力：p4 1、循环平均压力 pt ： p4
W pt Vs
式中： W
评定循环 的动力性
(kPa)
循环所做的功（J） 气缸工作容积（L）
Vs
2、三种基本理论循环平均压力公式 1）混合加热循环平均压力公式
２）等容加热循环平均压力公式
pde pt [(P 1) kP ( 0 1)]t c 1 k 1
pde pt (P 1)t c 1 k 1

k c

k c
1）混合加热循环平均压力公式
3、等压加热循环平均压力公式
pde pt kP ( 0 1)t c 1 k 1
pde ：进气终点的压力 (kPa)
混合加热循环的平均压力随进气终点压力、 压缩比、压力升高比、预胀比、绝热指数和 循环热效率的增大而增大。p4
t 1
1
t 1
1
加热过程在等压条件下缓慢完成， 负荷的增加使得热效率下降
介于上述两者之间
c 1
p 0 1 ( p 1) p ( 0 1)

1、压缩比及加热量分别相同时比较 p5
T 4’
4
3 2 1 5
压缩比 c 相同
4’’ 5’’
加热量 Q1相同 初态1相同
5’’
Tp Tm Tv
tv tm tp
a b’’ b b’ s
对于高增压柴油机，为了得到较高的热效率， 宜按等压加热循环工作。
3、汽、柴油机负荷变化(不同加热量)时的对比：
• 柴油机：由于喷雾压燃后边喷油边燃烧,当 负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当 于等容燃烧的部分变化不大。这相当于λp基 本不变而 减小，则 ηt提高。 0
5’
a
b’
b b’’
s
tv tm tp
等容加热循环热效率最高，而等压加热循环的 均最低。欲提高混合加热循环的热效率 ，应增加混 合加热循环的等容部分。
2、加热量及循环的最高压力分别相同时比较
T
加热量 Q1相同
4’’
2’’ 2 2’ 1 3 5’ 5 4 4’ Pmax
初态1相同
循环的最高压力相同
一、三种基本理论循环: p1～
1、研究理论循环的目的: p1
p6
1)确定循环热效率的理论极限，以判断实际发 动机经济性和工作过程进行的完善程度以及 改进潜力。 2)分析比较发动机不同热力循环方式的经济性 和动力性。 3) 确定提高以理论循环热效率为代表的经济性 和以平均压力为代表的动力性的基本途径。
第一章
发动机的性能
Engine Performance
主要内容
第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 发动机的指示性能指标 第四节 发动机的有效性能指标 第五节 机械损失和机械效率 第六节 热平衡 作业题及复习题
第一节 发动机理论循环
发动机的理论循环:将非常复杂的实际工 作过程加以抽象简化，忽略一些次要影响因素， 并对其中变化复杂、难于进行细致分析的物理、 化学过程〔如可燃混合气的准备与燃烧过程等〕 进行简化处理，得到便于进行定量分析的循环， 称发动机的理想循环。p1