发动机的循环与性能指标.ppt

第二章发动机的循环与性能指标第一节发动机实际循环发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五过程所组成。实际循环比理论循环复杂的多通常用气缸内的工质压力P随气缸工作容积v或曲轴转角而变化的图形(示功图)来研究。,新鲜工质被吸入气缸。由于进气系统的阻力,进气终了压力p一般小于大气压力p。压力差(popa)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T总高于大气温度T0。一般进气终了的压力Pa及温度T大致范围是:汽油机p=(-090)poT=340~380K柴油机pa=()p0T=300~340K增压柴油机pa=(-)poT=320~(图中ac线)的作用是增大工作过程的差,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c表示V式中:V一气缸总容积(气缸最大容积)V。燃烧室容积。压缩比是发动机的一个重要结构参数。选用时要考虑许多因素。汽油机常常为了提高热效率希望加大压缩比,但受到汽油机爆燃及表面点火的限制将在第五章阐述。在柴油机中,为保证喷入气缸的燃料能及时白燃以及冷起动时可靠着火,必须使压缩终点有足够高的温度,因此有轼高的压缩比压缩比的大致范围是汽油机C=7~10柴油机E=14~22增压柴油机ε-12-15压缩终了压力p及温度T的大致范围是:P(MPa)T(~~~~~~,使质的压力及温度升高,为膨胀创造条件。燃烧过程放的热量越多,放热时越接近上止点,则热效率越高。在汽油机中,当活塞压缩到上止点前某一刻(图2-3b中c点)汽油与空气形成的混合气由电火花点燃,火焰迅速传遍整个燃烧室,使工质的压力及温度急剧上升,其压力在极短的时间内达到最高值p(p)。因此,接近定容加热(如图cz段)(a)机b)汽汕机在柴油机中,同样应在上止点前开始喷油(图中c点),柴油微粒迅速蒸发而与空气混合,并借助于空气的热量而自燃。燃烧开始时,燃烧速度很快,而气缸容积变化很小,工质温度,压力剧增,所以接近定容加热(图a中cz'段)。随后是边喷油边燃烧,燃烧速度慢且随着活塞下移气缸容积增大,所以气缸压力升高不大而温度继续上升,因此接近(a)朵b)汽泪视等压加热(图中zz段)燃烧的最高爆发压力p2(pmx)及最高温度T2(T)的数值范围是:p,(MPa)T(K)汽油机30~~~~~,柴油机因压缩比高,燃烧的最高爆发压很高,但因相对于燃油的空气量大,。膨胀过程是燃烧后的高温高压气体在气缸内膨胀,推动活塞由上止点向下止点移动而作功的过程。随着气缸容积增大,气体的压力、温度迅速下降膨胀终点b的压力p及温度T的范围是:pb(MPa)Tb。(K)~~-~1200可见,由于柴油机膨胀比大,转化为有用功的球量多,热效率高,所以膨胀终了的温度和压力均汽油机小。,为下一循环的进气作好准备(图中bbr线)在膨胀过程末期,活塞接近下止点b时,排气门开启废气高速排出。当活塞由下向上移动时,缸内废气续排出,直到排气门关闭,排气过程结束。由于排统有阻力,排气终了的压力p仍高于大气压P。压力P)用来克服排气系统的阻力。阻力越大,排气时的压力p越大,残留在缸内的废气越多。排气终了的压力p与温度T大致范围是p(MPa)T(K)汽油机(~)p。900~1100柴油机(~)Po700~900增压柴油机(-)p。第二节发动机理想循环为便于分析内燃机的实际工作过程,将内燃的某个循环的各个实际过程全部抽象的概括为若干个可逆过程,这样得到的一个闭合循环,称为理想循环。理想化的原则及方法1、工质所经历的状态变化为一闭合循环2、循环中工质的数量和化学成分始终不变3、组成各循环的过程都是可逆的4、工质的比热为定值