第02章 華科內(nèi)燃機(jī)原理內(nèi)燃機(jī)的工作過程

1、內(nèi)燃機(jī)主要名詞術(shù)語1. 上止點(diǎn)：活塞能到達(dá)的最高位置（即離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最大距離時的位置），稱為上止點(diǎn)。2. 下止點(diǎn)：活塞能到達(dá)的最低位置（即離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最小距離時的位置），稱為下止點(diǎn)。3. 曲軸轉(zhuǎn)角：曲柄繞曲軸旋轉(zhuǎn)，離開上止點(diǎn)位置的角度，稱為曲軸轉(zhuǎn)角，以表示。4. 曲柄半徑：從曲軸中心線至曲柄銷中心線的距離，以R表示。5. 連桿長度：連桿大小端軸承孔中心線之間的距離，以L表示。6. 活塞行程：活塞上下止點(diǎn)之間的距離，稱為活塞行程，以S表示?；钊谐涕L度為曲軸半徑的兩倍，即：S=2R壓縮容積：活塞位于上止點(diǎn)時，活塞上頂面與氣缸蓋底面之間的氣缸容積，稱為壓縮容積，以Vc表示。由于燃料在這個容積內(nèi)

2、燃燒，所以Vc又稱為燃燒室容積。8. 工作容積：活塞從上止點(diǎn)移動到下止點(diǎn)，所掃過的空間容積，稱為氣缸工作容積，以Vs表示，也可稱為活塞排量。9. 氣缸總?cè)莘e：活塞位于下止點(diǎn)時，活塞上頂表面到氣缸蓋下底面之間的氣缸容積，稱為氣缸總?cè)莘e，以Va表示，也稱為氣缸最大容積，它等于燃燒室容積和氣缸工作容積之和，即：10. 壓縮比：氣缸總?cè)莘e與壓縮容積的比值稱為壓縮比，也稱為幾何壓縮比，以表示，即：11. 活塞平均速度：活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動的平均速度，以Cm表示，即：24sVD SacsVVV1acsscccVVVVVVV 30mSnC2-1 內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán) 在熱機(jī)中，確定質(zhì)量工質(zhì)所經(jīng)歷的過程通常稱為循環(huán)

3、。內(nèi)燃機(jī)中的實(shí)際熱力循環(huán)a. 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際熱力循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣等多個過程所組成的。循環(huán)中工質(zhì)存在著質(zhì)和量的變化，整個過程是不可逆的。b. 在能量的轉(zhuǎn)變過程中，實(shí)際循環(huán)還存在著機(jī)械摩擦、換氣、散熱、燃燒等一系列不可避免的損失，其物理、化學(xué)過程十分復(fù)雜，如要確切地描述在內(nèi)燃機(jī)中實(shí)際進(jìn)行的熱力過程，在目前條件下還是非常困難的。內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)進(jìn)行簡化的目的 為了了解內(nèi)燃機(jī)a. 熱能利用的完善程度；b. 能量相互轉(zhuǎn)換的效率；c. 提高熱量利用率的途徑； 在不失其基本物理、化學(xué)過程特征的前提下，將內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)進(jìn)行若干簡化，使其既近似于所討論的實(shí)際循環(huán)，而又簡化了實(shí)際變化紛繁的物理、化

4、學(xué)過程，從而提出一種便于作定量分析的假想循環(huán)，這種假想循環(huán)就稱為“理想循環(huán)”。利用假想循環(huán)能夠清楚的比較說明影響內(nèi)燃機(jī)熱能利用完善程度的主要因素。理想循環(huán)的簡化假定：a. 工質(zhì)是一種理想的完全氣體，在整個循環(huán)中保持物理及化學(xué)性質(zhì)不變，其狀態(tài)參數(shù)的變化遵守氣體狀態(tài)方程pV=mRT。b. 不考慮實(shí)際存在的工質(zhì)更換以及漏氣損失，工質(zhì)數(shù)量保持不變，循環(huán)是在定量工質(zhì)下進(jìn)行的。c. 把氣缸內(nèi)工質(zhì)的壓縮和膨脹看成是完全理想的絕熱等熵過程，工質(zhì)與外界不進(jìn)行熱交換，無摩擦、流動損失，工質(zhì)比熱容為常數(shù)。d. 用假想的定容或定壓加熱來代替實(shí)際的燃燒過程，用定容放熱代替實(shí)際排氣帶走的熱量。 根據(jù)加熱方式的不同, 理想

5、循環(huán)有三種形式可供分析選擇：圖2-1 理論循環(huán)示意圖（a）混合循環(huán)；（b）等容循環(huán)；（c）等壓循環(huán)y圖 2-1（b）為等容循環(huán)（也稱奧托循環(huán)）a-c 為絕熱壓縮；c-z 為等容加入熱量Q1；z-b 為絕熱膨脹；b-a 為等容釋放熱量Q2。在壓縮、膨脹過程，工質(zhì)狀態(tài)用 表示。壓縮過程的容積變化用壓縮比 表示。膨脹過程的容積變化用后膨脹比 表示。定容加熱的壓力升高，以壓力升高比 表示。對于強(qiáng)制點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)，其工作過程均近似于等容循環(huán)。依等容循環(huán)方式工作的主要有汽油機(jī)、煤氣機(jī)等。kPVCascccVVVVVbzVVzcPP等容循環(huán)的熱效率 在工程熱力學(xué)中已知等容循環(huán)的熱效率為：a. 等容循環(huán)的熱效率

6、只隨壓縮比與絕熱指數(shù)k的變化而變化；b. 由于絕熱指數(shù)k在實(shí)際循環(huán)中變化不大，因此，t主要隨壓縮比的增加而增加；c. 壓縮比的提高在實(shí)際循環(huán)下是有一定限制的。 當(dāng)提高到超過一定限度（如=1013）時，t的增加速率已很小，但循環(huán)的最高壓力Pz卻增加很多，作用在活塞上的力隨之加大，內(nèi)燃機(jī)零件所承受的機(jī)械負(fù)荷和摩擦損失加劇。在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)1013時熱效率并不見得增加。 依等容循環(huán)方式工作的內(nèi)燃機(jī)都是壓縮已經(jīng)混合好了的可燃工質(zhì)，為防止先燃與爆燃，實(shí)際使用的壓縮比將更小。111tk 圖2-1（c）為等壓循環(huán)（也稱狄賽爾循環(huán)）a-c 為絕熱壓縮；c-z 為定壓加入熱量Q1; z-b 為絕熱膨脹；b-a

7、 為等容釋放熱量Q2。定壓加熱過程的容積變化用初膨脹比 表示，其它同等容循環(huán)。依等壓循環(huán)方式工作的有低速柴油機(jī)和空氣噴射式柴油機(jī)等。zcVV等壓循環(huán)的熱效率 根據(jù)工程熱力學(xué)可知等壓循環(huán)的熱效率為：a. t是隨著、k和的變化而變化的，和k對t的影響與等容循環(huán)中的情況相同。b. 增大將使t下降，而的大小標(biāo)志著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的大小，因此，按等壓循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)，其負(fù)荷增加將會使熱效率下降。1111(1)ktkk 圖2-1（a）為混合循環(huán)a-c 為絕熱壓縮；c-y 為定容加入熱量Q1；y-z 為定壓加熱量Q1；z-b 為絕熱膨脹；b-a 為等容釋放熱量Q2。由熱力學(xué)知,混合循環(huán)熱效率為：a.t隨、k、和的

8、變化而變化，即在混合循環(huán)條件下，內(nèi)燃機(jī)熱效率除了與壓縮比與絕熱系數(shù)k有關(guān)外，還與其負(fù)荷及在等容和等壓條件下加入熱量的分配有關(guān)。b. 當(dāng)=1時，內(nèi)燃機(jī)即以等壓循環(huán)方式工作。c. 當(dāng)=1時，內(nèi)燃機(jī)即以等容循環(huán)方式工作。11111(1)ktkk y2-2 渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)圖2-2 無中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán) 在非增壓的內(nèi)燃機(jī)中，工質(zhì)只膨脹到b點(diǎn)，然后由b點(diǎn)等容放熱至a點(diǎn)，損失了排氣中的一部分熱能，如果工質(zhì)由Pz一直膨脹到Pa ,即在b點(diǎn)后繼續(xù)膨脹至g點(diǎn)，如圖2-2所示，那么這種循環(huán)，比無渦輪增壓循環(huán)要來的完善，它在相同的加熱條件下，多獲得一部分功，使熱效率t提高了，這種循環(huán)稱為繼續(xù)膨

9、脹循環(huán)。繼續(xù)膨脹循環(huán)不能在內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)的原因a. 這種繼續(xù)膨脹循環(huán)如在內(nèi)燃機(jī)氣缸中實(shí)現(xiàn)，將使內(nèi)燃機(jī)氣缸加長，容積增大，使得平均壓力pt降低，發(fā)動機(jī)重量增加。b. 由于氣缸長度（容積）的增加，使得摩擦損失也大大增加，反而得不償失。 實(shí)際上，繼續(xù)膨脹循環(huán)不是在內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)完成，而是利用排氣渦輪來實(shí)現(xiàn)的。通常是在發(fā)動機(jī)排氣管處加一渦輪，使廢氣在渦輪中繼續(xù)膨脹作功，渦輪再帶動一個壓氣機(jī)，將空氣壓縮后再進(jìn)入氣缸中，提高進(jìn)缸空氣量，這樣可提高平均壓力Pt。增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的簡化假定：a. 與內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)一樣，假定對工質(zhì)的加熱過程或者是定容加熱，或者是定壓加熱，或者是混合加熱。對渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循

10、環(huán)而言，一般渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)渦輪后的排氣壓力略高于大氣壓力，但壓力脈動的幅度不大，因此假定循環(huán)的放熱過程等壓。c. 假定氣體由氣缸流向渦輪，無流動損失與傳熱損失等。其它假定與非增壓時一樣。渦輪增壓器的工作方式 渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)從氣缸排出的廢氣繼續(xù)膨脹有兩種方式：a. 脈沖渦輪增壓 從氣缸排出的廢氣沿絕熱膨脹線繼續(xù)膨脹，將各缸排出的廢氣直接引入渦輪，在渦輪噴嘴中形成脈沖氣流，排氣管做成有利于使渦輪進(jìn)口氣體壓力幅度達(dá)到最大，以充分利用廢氣的脈沖能量在渦輪中做功，但供給渦輪的能量變化大，渦輪效率較低，當(dāng)k2.5時,定壓的效率高于脈沖的效率，此時常采用定壓渦輪增壓方式。無中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)a-

11、a 壓氣機(jī)中的絕熱壓縮過程a-c 氣缸中的絕熱壓縮過程c-y 氣缸中的定容加熱過程y-z 氣缸中的定壓加熱過程z-b 氣缸中的絕熱膨脹過程b-g 渦輪中的絕熱膨脹過程g-a 渦輪中的定壓放熱過程圖2-2 無中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)圖2-3 帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán) 為了加大進(jìn)氣量，提高進(jìn)氣密度，通常對增壓器后的進(jìn)缸空氣進(jìn)行冷卻。其工作循環(huán)只是比無中冷的多了一個等壓條件下向冷卻器放熱過程k-a。渦輪增壓器的基本參數(shù)圖2-3 帶中冷脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)c-空氣在中冷器內(nèi)的溫降比，c=Tk/Ta。k-增壓器的壓縮比，k=Va/Vk0-增壓內(nèi)燃

12、機(jī)的總壓縮比，0=kk-增壓器的增壓比，k=pk/paT-渦輪膨脹比，T=pb/pg脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率a. 帶空氣冷卻的脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率的公式為：b. 無空氣中冷的脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)熱效率只需將溫降比 帶入上式即可得：1110111(1)kkkckctkkk 110111(1)ktkkk 1ckaT T定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán) 在排氣過程初期，氣缸內(nèi)中的壓力要比渦輪前的壓力大好幾倍，為了防止當(dāng)活塞在上止點(diǎn)、進(jìn)排氣門重疊開啟時造成排氣總管中的廢氣倒流入進(jìn)氣管，一般取渦輪前的壓力與Pa相近。圖2-4 定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)a-a 壓氣機(jī)中的絕熱壓縮過

13、程a-c 氣缸中的絕熱壓縮過程c-y 氣缸中的定容加熱過程y-z 氣缸中的定壓加熱過程z-b 氣缸中的絕熱膨脹過程b-a 排氣管中的定容放熱過程a-f 排氣管中的定壓加熱過程f-g 渦輪中的絕熱膨脹過程g-a 渦輪中的定壓放熱過程定壓渦輪理想循環(huán)熱效率a. 帶空氣中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率公式為：b. 無空氣中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率公式為：1101(1)(1)111(1)kkkcktkkk 101111(1)ktkk 2-3 內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率增壓對內(nèi)燃機(jī)的作用 渦輪增壓器與內(nèi)燃機(jī)聯(lián)合工作，使內(nèi)燃機(jī)工質(zhì)在氣缸內(nèi)膨脹到下止點(diǎn)所具有的能量，在增壓器渦輪內(nèi)部繼續(xù)膨脹作功，帶動

14、壓氣機(jī)將進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)壓縮，以提高進(jìn)氣密度，強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)的作功能力，使內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)進(jìn)行得更為完善，因此，增壓是改善內(nèi)燃機(jī)性能（提高升功率、降低比油耗等）的有效途徑，渦輪增壓器與內(nèi)燃機(jī)聯(lián)合工作是內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的最佳方案。根據(jù)熱效率的定義，依圖，內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的熱效率為：式中：則內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的熱效率為：22111tQQQQ 111kvycvaQcTTc T111kpzyvaQcTTc kT21paavacQcTTc kT2011111kTpgvackkkkkTkkQcTTc kTkk圖2-5 渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)11110(1)1111(1)kkkkkkTkckcTktkkkkk

15、 內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率的影響因素 上式是內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率的通用表達(dá)式，包含了已討論過的各種循環(huán)方式。下面討論各循環(huán)方式的熱效率及其影響因素。1. 空氣冷卻的影響 在其它條件相同的情況下，若采用空氣冷卻，式中與c有關(guān)的項(xiàng)為： 若不采用空氣冷卻，則c=1，上述相關(guān)項(xiàng)僅為-k，顯然有： 采用空氣冷卻比無中冷循環(huán)的總效率低，但影響很小，例如：當(dāng)增壓壓力為Pk=0.2MPa時，空氣冷卻后的溫降T30K，而t只下降0.4。 在實(shí)際發(fā)動機(jī)中，對空氣進(jìn)行冷卻，提高進(jìn)缸空氣密度是提高內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化程度的有效措施，并對發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性有益處。實(shí)際的發(fā)動機(jī)帶中冷的比不帶中冷的油耗率要低。1(1)kkckckkk 1(

16、1)kkckckk2. 廢氣能量利用的影響 在壓縮比和加熱量一定的情況下，廢氣能量的利用有三種情況：a. 當(dāng)T/k達(dá)到最大時，導(dǎo)致t達(dá)到最高，此時 得有空氣冷卻脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的熱效率公式： 這種循環(huán)因充分利用了廢氣能量，在渦輪中繼續(xù)膨脹作功，熱效率比定壓渦輪增壓的要高。/(/)/(/)(/)/(/)/kTKbfkabfafbapppppppppp1110111(1)kkkckctkkk b. 當(dāng)T/k=1，即 ，為帶中冷定壓渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的情況。將T/k=1代入中，得熱效率公式： 理論上，定壓渦輪的效率小于脈沖渦輪的效率。在實(shí)際發(fā)動機(jī)中，因脈沖渦輪的效率較之定壓渦輪的要低，因此，當(dāng)

17、k2.5時，一般采用定壓渦輪增壓。fkgapppp1101(1)(1)111(1)kkkcktkkk 當(dāng)T/k最小時，即T=1，而k1時，這時相當(dāng)于不利用廢氣能量帶中冷的機(jī)械增壓內(nèi)燃機(jī)循環(huán)。以T=1代入得熱效率公式為： 由上式可知，在0一定下，當(dāng)k上升，則t下降，由此可得出，增壓壓力越高，經(jīng)濟(jì)性越低，機(jī)械增壓不宜采用較高的增壓比。11110(1)1111(1)kkkkkkckkkctkkkkk 3. 混合循環(huán) 若k=1，T=1，c=1，以代替0代入，即得到一般非增壓內(nèi)燃機(jī)混合循環(huán)熱效率的公式： 等容循環(huán)中，因Vz=Vc，所以初膨脹比=1，代入得等容循環(huán)熱效率公式： 等壓循環(huán)中，因pz=pc，所

18、以壓力升高比=1，代入得等壓循環(huán)熱效率公式：111tk 11111(1)ktkk 1111(1)ktkk 分析上面式子可知：（1），則t，但隨不斷增大，t提高幅度逐漸降低。（2），則混合循環(huán)中等容加熱量，t。（3），則負(fù)荷，但t下降，因此，按等壓循環(huán)的發(fā)動機(jī)，負(fù)荷，則t下降。（4）k，則t，但在發(fā)動機(jī)中k變化不大。（5）當(dāng)相同時：t,vt,vpt,p（6）當(dāng)pz相同，Q1相同，不相同時，t,pt,vpt,v 這是因pz不變時，等壓循環(huán)的最大，而等容循環(huán)的最小之故。2-4 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán) 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)有著許多不可避免的損失，它的熱效率和循環(huán)功比理論循環(huán)的要小，為了減少實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)在指標(biāo)上

19、的差距，有必要分析其原因。圖2-6 四沖程內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的p-V示功圖（a）無氣噴射柴油機(jī) （b）汽油機(jī) （c）空氣噴射柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別1. 工質(zhì)不同ta. 工質(zhì)成分變化t 理想循環(huán)的工質(zhì)是理想氣體，它的物理及化學(xué)性質(zhì)在整個循環(huán)中是不變的。 實(shí)際循環(huán)中，燃燒前的工質(zhì)是新鮮空氣與上循環(huán)的殘留廢氣的混合物，燃燒過程中和燃燒后，工質(zhì)成分為燃燒產(chǎn)物，不僅成分發(fā)生變化，物質(zhì)的量也發(fā)生了改變。b. 工質(zhì)高溫分解t 在1300K溫度以上，燃燒產(chǎn)物會發(fā)生高溫分解的現(xiàn)象，分解吸收熱量，這會降低最高燃燒溫度，使循環(huán)熱效率下降。c. 工質(zhì)比熱變化t 理想循環(huán)工質(zhì)的比熱是不隨溫度變化的，實(shí)際工質(zhì)的比熱隨

20、溫度上升而上升。 理想氣體是雙原子氣體（O2，N2，空氣等），比熱比實(shí)際的多原子燃?xì)猓–O2，H2O，SO2等）的比熱小。 如加熱量相同，實(shí)際循環(huán)能達(dá)到的最高溫度較理想循環(huán)的為低，循環(huán)熱效率小些。d. 工質(zhì)分子數(shù)發(fā)生變化t 燃料燃燒后氣體的千摩爾值會增大，當(dāng)工質(zhì)V、T相同時，P會增大，這有利于循環(huán)作功。 以上四中變化，以c工質(zhì)比熱變化的影響最大，其他影響較小。2. 換氣損失t 理想循環(huán)是閉式循環(huán)，無工質(zhì)更換，無流動損失。在實(shí)際循環(huán)中，每個循環(huán)的工質(zhì)必須更換，有進(jìn)、排氣過程。工質(zhì)在進(jìn)入氣缸和排出氣缸時，以一定的速度流經(jīng)進(jìn)、排氣管，進(jìn)、排氣道和進(jìn)、排氣門，有一定的流動損失。另外為使廢氣排除干凈，排

21、氣門在下止點(diǎn)前打開，這就使P-V圖上的有用功面積減少。 圖中b1b1d1b1和d1rtatd1面積為換氣損失。圖2-7 非增壓柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)p-V圖的比較3. 渦流與節(jié)流損失t 活塞的高速運(yùn)動使工質(zhì)在缸內(nèi)產(chǎn)生渦流，對分開式燃燒室，工質(zhì)流入流出副燃燒室時，會在通道中產(chǎn)生節(jié)流損失，使循環(huán)熱效率下降。4. 傳熱損失t 理想循環(huán)時假設(shè)工質(zhì)與氣缸蓋、活塞頂、氣缸壁、進(jìn)、排氣門等受熱零件無熱交換。實(shí)際循環(huán)中，必須對這些受熱部件進(jìn)行冷卻，才能保證內(nèi)燃機(jī)的正常運(yùn)行，部分熱量從冷卻系統(tǒng)中傳出，使循環(huán)熱效率和循環(huán)比功率都有所下降。5. 燃燒不及時，后燃及不完全燃燒損失ta. 燃燒不及時t 理想循環(huán)假定定

22、容加熱是瞬間完成的，而定壓加熱是在zz階段內(nèi)完成的。實(shí)際循環(huán)時，燃燒需要一定時間。 由于噴油常提前，使著火在上止點(diǎn)已前開始，增加了壓縮負(fù)功ctc1ctct。 燃燒速度有限，傳熱損失及在燃燒過程中活塞離開上止點(diǎn)的運(yùn)動，使壓力增長ctz1”0，n1k1；工質(zhì)放熱dQ0，n10，n1按大于絕熱指數(shù)k1變化。實(shí)際壓縮曲線ab比絕熱壓縮曲線an要陡。當(dāng)繼續(xù)壓縮，工質(zhì)溫度與周壁溫度相等，這時無換熱，dQ=0，n1=k1。壓縮繼續(xù)進(jìn)行，工質(zhì)溫度進(jìn)一步增高，這時工質(zhì)向周壁傳遞熱量，dQ0，n1按小于絕熱指數(shù)k1變化，實(shí)際壓縮曲線ec比絕熱壓縮曲線em平坦。圖2-8 壓縮曲線圖a-n 絕熱壓縮；e-m 絕熱壓縮

23、；a-b-e-c 實(shí)際壓縮多變過程 實(shí)際壓縮過程是一個按n1變化的多變過程，在實(shí)際循環(huán)近似計算時，采用變化的n1是困難的，可以用一個平均的n1來代之，一般的范圍為1.321.39。只要計算使壓縮過程起點(diǎn)a和終點(diǎn)c的工質(zhì)狀態(tài)與實(shí)際過程相符即可。 壓縮終點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)可由多變狀態(tài)方程確定： 水冷汽油機(jī) 1.361.39 風(fēng)冷汽油機(jī) 1.391.42（因?yàn)镼wn1） 煤氣機(jī) 1.371.39 非增壓柴油機(jī) 1.351.40 （活塞冷卻） 增壓柴油機(jī) 1.321.37（因?yàn)門aQwn1） （活塞冷卻）1ncaappMP11ncaTTK 由n1的大致范圍可知，實(shí)際壓縮過程與理想的壓縮過程還是很接近。n1的

24、大小主要取決于工質(zhì)與周壁熱交換的情況。因而主要受下列因素影響：a. 轉(zhuǎn)速nn1 n熱交換時間tn向氣缸壁的傳熱量Qw漏氣量 n1b. 負(fù)荷ptn1 pt周壁溫度Tw工質(zhì)向周壁傳熱量Qwn1c. 氣缸尺寸n1 氣缸尺寸D、S面容比F/V工質(zhì)向周壁傳熱量Qwn1d. 分開式燃燒室的n1直接噴射式燃燒室的n1 因相對散熱表面積大，工質(zhì)熱損失多。e. 冷卻強(qiáng)度n1 如：水冷比風(fēng)冷的低f. n1 因?yàn)閭鳠崃颗c漏氣量g. 進(jìn)氣終了溫度Ta工質(zhì)向周壁傳熱量Qwn1 如：增壓機(jī)n10，n2k2 工質(zhì)放熱 dQk2 zz1：膨脹初期，后燃較多，過程接近等溫過程，n21。 z1z2：后燃及分解產(chǎn)物重新化合，工質(zhì)受

25、熱量大于向缸壁散熱量，工質(zhì)仍受熱，但比zz1少，所以dQ0，n2k2。 z2z3：后燃減少，分解產(chǎn)物的化合作用仍在進(jìn)行，工質(zhì)受熱量等于向缸壁散熱量dQ=0，這時n2=k2。 z3b：后燃已消失，但高溫分解產(chǎn)物化合作用仍在進(jìn)行，但發(fā)出的熱量小于工質(zhì)向缸壁的傳熱量，工質(zhì)放熱，dQk2。 接近b點(diǎn)時只有工質(zhì)傳熱。圖2-9 柴油機(jī)膨脹過程曲線示意圖b 在膨脹過程的簡化計算中，與壓縮過程一樣，用一不變的n2來代替變化的n2，并用不變的n2來計算膨脹終點(diǎn)pb和Tb，使之與實(shí)際相符。 膨脹過程可用多變方程表示： Pb、Tb的大致范圍： 汽油機(jī) pb=0.350.5MPa，Tb=12001500K 非增壓柴油機(jī) pb=0.250.6MPa，Tb=10001200K 增壓柴油機(jī) pb=0.601.0MPa，Tb=10001200K n2的值一般如下： 高速內(nèi)燃機(jī) n2=1.151.24 非冷卻活塞柴油機(jī) n2=1.201.28 冷卻活塞柴油機(jī) n2=1.251.30（Qwn2） 汽油