内燃机构造与原理.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 1、内燃机的理论循环 结论 压力升高比 和初期膨胀比 ：反映了循环的加热方式及加热量的分配情况，而加热量对循环指标的影响，实际上相当于内燃机负荷对性能指标的影响。 混合加热循环 如果总加热量Q1和压缩比ε保持不变，其定容加热量和定压加热量的分配比例不同，则热效率和平均压力也就不同。 若压力升高比增大，则初期膨胀比相应减小，即意味着定容加热量增加而定压加热量减小。如右图所示，这时循环123451中的定容加热线2-3将延长到3‘，而定压加热线相应缩短为3’-4‘。由于总加热量Q1不变，则绝热膨胀线4’-5‘必然左移，使得传给冷源的热量Q2减小，其减小量相当于面积5’566’。结果循环作功较多，其热效率和循环压力都得到提高。在初期膨胀比为1时，压力升高比达到最大（变为定容加热循环），则热效率和平均压力都达到最高值。但压力升高比和压缩比的增大将伴随着循环最高温度和最高压力的急剧上升，在实际内燃机中，这将受到热负荷和机械强度的限制。 反之，如初期膨胀比增大，则压力升高比就相应减小，即意味着定压加热量增大而定容加热量减小，根据上述分析热效率和平均压力都将减小。当总加热量全部在定压条件下加入（变为定压加热循环），则热效率和平均压力都最低。 第三章 内燃机的热力循环 1、内燃机的理论循环 三种理论循环热效率的比较 在初始状态、压缩比以及加热量相同时 定容循环热效率最高，混合加热次之，定压循环最低 结论一：对于点燃式内燃机（汽油机为主），在所用燃料已经确定，压缩比也基本确定的情况下，发动机按定容加热循环工作是最有利的 结论二：对于压燃式内燃机（柴油机），在压缩比基本确定以后，按混合加热循环工作比按定压加热循环工作有利，如能按照接近定容加热循环工作，则可以达到最高的热效率 注意：不能得出点燃式内燃机的热效率比压燃式内燃机的热效率高的结论，因为它们的压缩比相差悬殊 在初始状态、循环最高温度和最高压力相同时（图2-10） 定压循环热效率最高，混合加热次之，定容循环最低 结论一：在内燃机的热负荷和机械负荷受到限制的情况下，为了获得较高的热效率，采用定压加热循环是适宜的 结论二：如果近似地认为点燃式内燃机循环和压燃式内燃机循环具有相同的最高温度和最高压力，那么压燃机具有最高的热效率 注意：柴油机的最高燃烧压力一般都大于汽油机，但柴油机的最高燃烧温度却低于汽油机 第三章 内燃机的热力循环 2、内燃机的实际循环 目的：理论循环给出了影响内燃机经济性（即ηt值）和动力性（即pt值）的基本因素。但在实际的内燃机循环中不可避免的有许多方面的损失，使其不能达到理论循环的指标。为了改善内燃机的实际循环，必须分析比较实际循环和理论循环之间的差距，以及引起各种损失的原因。 工质变化的影响 换气损失 传热损失 燃烧损失 气流运动及泄露损失 第三章 内燃机的热力循环 2、内燃机的实际循环 工质变化的影响 理论循环 工质是理想的双原子气体，并假定其物理化学性质在整个循环过程中是不变的 实际循环 燃烧前 工质是由新鲜空气、燃料蒸气和上一循环残余废气等组成的混合气体 燃烧过程中及燃烧后 工质的成分及数量不断发生着变化，三原子气体占多数，其比热容比两原子气体大 同样的加热量在实际循环中所引起的压力和温度的升高要比理论循环低，其结果是使循环热效率和平均压力有所降低，反映在p-V图上是其燃烧膨胀线要低于相应的理论循环线 第三章 内燃机的热力循环 2、内燃机的实际循环 换气损失 理论循环 闭式循环，没有工质的更换，也没有任何形式的流动阻力损失 实际循环 吸入新鲜空气与燃料，然后在合适的时候排出燃烧废气，这是循环过程得以周而复始进行所必不可少的。有流动损失 为尽可能降低排气阻力，排气门需要提前开启，燃气在膨胀到下止点前从气缸内排出(沿b1d1线)，这将使示功图上的有用功面积减少(图中阴影区) 在排气和吸气行程中，气体在流经进排气管、进排气道以及进排气门时，不可避免地存在着流动阻力损失，也需要消耗一部分有用功（沿d1r和ra线） 第三章 内燃机的热力循环 2、内燃机的实际循环 传热损失 理论循环 假设与工质相接触的气缸壁面是绝热的，两者间不存在热量的交换，因而没有传热损失 实际循环 气缸壁（包括汽缸套、汽缸盖、活塞、活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接相接触的表面）始终与工质发生着热量交换 压缩初期，压缩初始压力（进气终点压力）pa低于大气压力，而且由于压缩初期气缸壁温度较高而使工质加热，而在压缩后期，才随着工质温度超过气缸壁温度而发生从工质向气缸壁相反的能量传递 燃烧和膨胀期间，工质始终放热，有大量的热损失 由于传热而减少的有用面积要大于理论压缩线底下所增加的