發(fā)動(dòng)機(jī)原理 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)

1、第二章第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)性能發(fā)動(dòng)機(jī)性能第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)n一、三種理想循環(huán)模型一、三種理想循環(huán)模型n1. 研究的目的研究的目的n 將模型經(jīng)過抽象處理，可定量或定性分析影響各性能指標(biāo)的某些重要因素，從而找到提高各性能指標(biāo)的一般一般途徑。n2. 模型簡化條件模型簡化條件n四假設(shè)：四假設(shè)：工質(zhì)為理想氣體，其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同（如絕熱指數(shù)k=1.4）；閉口系統(tǒng)；壓縮、膨脹為絕熱過程；加熱為定容或或定壓過程，放熱為定容過程。n3. 三種理想循環(huán)模型三種理想循環(huán)模型n由實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)加熱過程的特點(diǎn)，通過簡化將理想循環(huán)模型劃分為三種：na）混合（先定容，后定壓）加熱循環(huán)）

2、混合（先定容，后定壓）加熱循環(huán)高速柴油機(jī)高速柴油機(jī)nb）定容加熱循環(huán)）定容加熱循環(huán)汽油機(jī)汽油機(jī)nc）定壓加熱循環(huán)）定壓加熱循環(huán)高增壓和低速大型柴油機(jī)高增壓和低速大型柴油機(jī)n二、評定循環(huán)好壞的指標(biāo)二、評定循環(huán)好壞的指標(biāo)n1. 經(jīng)濟(jì)性循環(huán)熱效率（ t ）1212111QQQQQQwtt也可定義式n 由“熱力學(xué)”所學(xué)知識，可推導(dǎo)出三種加熱循環(huán)熱效率公式。）（）（）（混合加熱循環(huán)1111111kkktm壓縮比：壓力升高比： 預(yù)脹比：絕熱指數(shù)：1 cavv1 czpp1 zzvv4 . 1 vpcc參數(shù)說明參數(shù)說明）（定容加熱循環(huán)時(shí)，有：）式中，當(dāng)在（211111ktv）（）（）（混合加熱循環(huán)11111

3、11kkktm參數(shù)說明：參數(shù)說明：壓縮比：Va / Vc壓力升高比：pz / pc 預(yù)脹比：vz / v z絕熱指數(shù)：cp / cvaczbTSQ1Q2）（）（定壓加熱循環(huán)時(shí)，有：）式中，當(dāng)在（31111111kkktp參數(shù)說明：參數(shù)說明：壓縮比：Va / Vc壓力升高比：pz / pc 預(yù)脹比：vz / v z絕熱指數(shù)：cp / cvbTSbQ1Q2acz）（）（）（混合加熱循環(huán)1111111kkktmn2. 影響經(jīng)濟(jì)性的各因素n： ，三種加熱循環(huán)的熱效率t 均提高；n： ，三種加熱循環(huán)的熱效率t 均提高； n 多原子氣體的 =1.33，雙原子氣體 =1.4。n啟示：啟示：稀混合氣稀混合氣

4、值大，熱效率提高；濃混合氣值大，熱效率提高；濃混合氣 值小。值小。n： na. 在定容加熱過程中，對t 無影響，見（2）式n原因分析：原因分析：吸熱量和放熱量有順變關(guān)系順變關(guān)系存在：)2(111112kvvtvQQ: :定定容容加加熱熱循循環(huán)環(huán)) 1() 1(211avvkavvTmcQTmcQnb. 在混合加熱過程中在混合加熱過程中n當(dāng)Q1= Q1v + Q1p=常數(shù)、 =常數(shù)， ，意味Q1v ，Q1p，則Q2v ，t m 。 n ：na.在定壓加熱過程中在定壓加熱過程中n當(dāng) =常數(shù)， ，從（3）式可看出tp 。nb.在混合加熱循環(huán)中在混合加熱循環(huán)中n當(dāng)Q1= Q1v + Q1p=常數(shù)、 =

5、常數(shù)， ，意味Q1v ， Q1p ，則Q2v ，tm 。 啟示啟示：在高速柴油機(jī)中，應(yīng)設(shè)法加大定容加熱部分的熱量。在高速柴油機(jī)中，應(yīng)設(shè)法加大定容加熱部分的熱量。 措施如：措施如：加大前期噴油量、柴油細(xì)化；與空氣混合要好，加大前期噴油量、柴油細(xì)化；與空氣混合要好，才能加快前期燃燒，避免后期燃燒過長。才能加快前期燃燒，避免后期燃燒過長。)3(11111）（kkktp: :定定壓壓加加熱熱循循環(huán)環(huán)n3. 三種熱循環(huán)熱效率比較三種熱循環(huán)熱效率比較n1）準(zhǔn)備知識na.熱效率在TS 圖上的表達(dá)：循環(huán)12341Q1TS1 2Q2 TS341 21212111QQQQQQwtt也也可可熱熱效效率率：nb.兩種

6、熱循環(huán)熱效率大小在兩種熱循環(huán)熱效率大小在TS 圖上的比較方法圖上的比較方法n循環(huán)12341和循環(huán)1 2 3 41 ，當(dāng)其吸熱量均相等時(shí)，誰的熱效率更高？433TS1 21 2433TS1 21 2即： Q （吸）（吸）12341 =+ Q （吸）（吸） 1 2 3 41 =+ 有推論： =分析：分析：要使Q （吸）（吸）12341 =Q （吸）（吸） 1 2 3 41 ，應(yīng)使12線和1 2 線以下與橫坐標(biāo)圍成的面積相等，n 再看再看放熱線放熱線：n循環(huán)12341的放熱線為：34線以下與橫坐標(biāo)之間圍成的面積；而循環(huán)1 2 3 41 的放熱線為： 3 4線以下與橫坐標(biāo)之間圍成的面積。從左圖看出3

7、4線以下圍成的面積比34線以下圍成的面積更大。433TS1 21 2判別出：判別出：t 12341 t 1 2 3 41 433TS1 21 2多出多出部分部分n2）三種理想熱循環(huán)熱效率比較）三種理想熱循環(huán)熱效率比較n第一種情況：當(dāng)Q1= 常數(shù)、 =常數(shù)（12線段長度不變線段長度不變）n12341 ： 定容加熱循環(huán)定容加熱循環(huán)n12341： 定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)n有：Q2p Q2v123344TS放熱線放熱線吸熱線吸熱線43mn于是有：n Q2p Q2m Q2v t v t m t p 注意：注意： 汽Q2p234m23吸熱線吸熱線1TS4放熱線放熱線423“定壓線定壓線”緩慢上升緩慢上升

8、“定容線定容線”快速上升快速上升于是有： Q2v Q2m Q2p t p t m t v12m341： 混合加熱循環(huán)混合加熱循環(huán)n4. 動(dòng)力性動(dòng)力性循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力（pt）可理解為：可理解為：單位氣缸工作容積下的循環(huán)凈功。它是重要的動(dòng)力性指標(biāo)之一。同時(shí)，也表明了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作容積利用率氣缸工作容積利用率的高低。tsstVQVwp1（氣缸工作容積）（工質(zhì)所做循環(huán)凈功）定義式：定義式：a.a.nb. 三種加熱循環(huán)三種加熱循環(huán)平均壓力表達(dá)式平均壓力表達(dá)式tsstVQVwp1定義式：tmaktmkkpp)1(111tvaktvkpp)1(11tpaktpkkpp)1(11式中式中 pa 壓縮起

9、點(diǎn)壓力壓縮起點(diǎn)壓力) 1 () 1(111tmaktmkkpp)2() 1(11tvaktvkpp)3() 1(11tpaktpkkpp從純數(shù)學(xué)關(guān)系中可看出從純數(shù)學(xué)關(guān)系中可看出 當(dāng)pa 、 、 、 、 、t 時(shí)，則pt ；在混合加熱循環(huán)中在混合加熱循環(huán)中當(dāng)Q1= Q1v + Q1p=常數(shù)、 =常數(shù)， ，意味Q1p ， Q1v , 則Q2v ，tm 。根據(jù)ptm定義式可得：ptm 。mtssmtVQVwp1定義式：c.討論討論在定容循環(huán)中在定容循環(huán)中當(dāng) ，雖然tv=常數(shù)常數(shù)，但根據(jù)（2）式有：ptv 。)2() 1(11tvaktvkppQ1v() Q1v() 加熱量不變，壓縮比不變，加熱量不變，壓縮比不變，熱效率提高（循環(huán)，熱效率提高（循環(huán)aczba）。）。Q1v() Q1v() 在絕熱過程中，當(dāng)壓縮比為定值，壓縮起點(diǎn)一樣時(shí)，其在TS圖上的線段等長，且位置一樣。證畢不變。時(shí)，、當(dāng)有：22111221121212121212121221120TCCTTTvvvvTTvvLnRTTLncvvLnRTTLncvvLnRTTLncsssRCRRCvvvvv熵變通式：熵變通式：由由本結(jié)小節(jié)：本結(jié)小節(jié)：1.根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)特點(diǎn)，說明了將發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)抽象為三種理想循環(huán)模型的理由；建立了循環(huán)好壞評定的動(dòng)、經(jīng)性指標(biāo)。2.根據(jù)熱力學(xué)基礎(chǔ)所獲知識，建