3.1內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán) 杜常清發(fā)動機(jī)原理A,武漢理工大學(xué),汽車學(xué)院.pptx

1、建立內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán) 目的：便于分析影響內(nèi)燃機(jī)循環(huán)熱效率的因素，用簡單的公式來闡明內(nèi)燃機(jī)工作過程中各基本熱力參數(shù)間的關(guān)系，為提高能量利用率指明方向。 措施：將實際循環(huán)進(jìn)行若干簡化，忽略一些次要的影響因素，并對其中變化復(fù)雜、難于進(jìn)行細(xì)致分析的物理、化學(xué)過程如可燃混合氣的準(zhǔn)備與燃燒過程等進(jìn)行簡化處理，從而得到便于進(jìn)行定量分析的假想循環(huán)或簡化循環(huán),內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán),1. 進(jìn)排氣過程假設(shè)（ 閉口系統(tǒng)） 無工質(zhì)更換以及泄漏損失，工質(zhì)的總質(zhì)量保持不變，忽略進(jìn)、排氣流動損失及其影響。 2. 壓縮和膨脹過程假設(shè)（絕熱） 把氣缸內(nèi)的壓縮和膨脹過程看成是完全理想的絕熱等熵過程，工質(zhì)與外界不進(jìn)行熱量交換。 3. 加

2、熱及放熱過程假設(shè)（等容、等壓加熱，等容放熱） 分別用假想的加熱與放熱過程來代替實際的燃燒過程與排氣過程，并將排氣過程即工質(zhì)的放熱視為等容放熱過程。 4. 工質(zhì)假設(shè)（理想氣體） 以空氣作為工質(zhì)，在整個循環(huán)中的物理及化學(xué)性質(zhì)保持不變，工質(zhì)比熱容為常數(shù)。,理論循環(huán)的簡化假設(shè),根據(jù)使用燃料、混合氣形成方式、缸內(nèi)燃燒過程（加熱方式），火花點火發(fā)動機(jī)的實際循環(huán)簡化為等容加熱循環(huán)，柴油機(jī)簡化為混合加熱或等壓加熱循環(huán)。,內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán),(a)等容加熱循環(huán) (b)等壓加熱循環(huán) (c)混合加熱循環(huán),內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)的比較,等容加熱循環(huán),提高壓縮比c可以提高工質(zhì)的最高溫度，擴(kuò)大了循環(huán)的溫度階梯，增加了內(nèi)燃機(jī)的膨脹比

3、，從而提高了熱效率t，但提高率隨著壓縮比c的不斷增大而逐漸降低。 增大壓力升高比p可以增加混合加熱循環(huán)中等容部分的加熱量，提高了熱量利用率，因而可使熱效率t提高。 增大初始膨脹比0，可以提高循環(huán)平均壓力，但由于等壓部分加熱量的增加，導(dǎo)致循環(huán)熱效率t隨之降低，因為這部分熱量是在膨脹比不斷降低的情況下加入的，做功能力下降。 所有提高內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)熱效率的措施，以及增加循環(huán)始點的進(jìn)氣壓力pa進(jìn)氣溫度Ta，增加循環(huán)供油量gb等措施，均有利于循環(huán)平均壓力pt的提高。,提高熱效率的途徑分析,盡管從理論循環(huán)的分析可知，提高壓縮比c和壓力升高比p時提高循環(huán)熱效率t起著有利的作用，但c 和p增加將導(dǎo)致最高循環(huán)壓

4、力pz和壓力升高比dp/d的升高，使發(fā)動機(jī)的負(fù)荷水平、振動噪聲大大增加，因此受到發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的限制。,內(nèi)燃機(jī)實際工作條件的約束和限制,1)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制,內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率m是與氣缸中的最高循環(huán)壓力pz密切相關(guān)的，因為該值決定了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量、慣性力以及主要承壓面積的大小等。不加限制地提高c以及p，將引起m的下降。從有效指標(biāo)上看，將直接導(dǎo)致壓縮比c以及壓力升高比p提高而帶來的收益得而復(fù)失。這一點，對于本來壓縮比已經(jīng)很高的柴油機(jī)來說更為明顯。,2)機(jī)械效率的限制,若壓縮比定得過高，汽油機(jī)將會產(chǎn)生爆燃、表面點火等不正常燃燒的現(xiàn)象。 對于柴油機(jī)而言，過高的壓縮比將使壓縮終了的氣缸容積變得很小，對制造工藝的要求極為苛刻，燃燒室設(shè)計的難度增加，也不利于燃燒的高效進(jìn)行。單純增加循環(huán)供油量，導(dǎo)致不完全燃燒，動力性下降、效率降低。,3)燃燒方面的限制,循環(huán)供油量的增加取決于實際吸入氣缸內(nèi)的空氣量，即空然比的限制，否則將導(dǎo)致燃燒不完全而出現(xiàn)冒煙、熱效率下降和發(fā)動機(jī)HC、CO排放激增。 壓縮比和壓力升高比的上升，使最高燃燒溫度和壓力上升，發(fā)動機(jī)的NOx的排放增加。,4)排放方面的限制,柴油機(jī) 汽油機(jī) 壓縮