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【发动机原理】教案教材：《汽车发动机原理》 张志沛主编大连海运学院出版社 长安高校汽车学院机电与动力探讨所 （二）实际循环的简化1忽视进、排气过程 2压缩、膨胀过程（困难的多变过程）简化为绝热过程3燃烧过程简化为定容加热过程（2?3）和定压加热过程（3?4） 4排气放热简化为定容放热过程5假定工质为定比热的志向气体 二志向循环与其分析比较 （一）混合加热循环 一车用柴油机的志向循环1循环特征参数 （1）压缩比 （2）压力上升比 （3）预胀比2热效率 一也一「丝__ 计算得： 1 Apk -1〃 —1? （2 — 1） +左；1（2一1） 3分析 为定值t t = const.（汽油机, t 不大 t = const.（汽油机,t 不大 t = const.（汽油机, t 不大 t ;当 =2。左右时， 柴油机 =12?22 （二）定容加热循环（奥托OTTO循环） -汽油机的志向循环1热效率 因为：预胀比 所以：热效率2分析 =1 t = const. t ;当=1。左右时， t 不大 且汽油机简洁爆燃，因此，汽油机 =6?10 （三）定压加热循环（狄赛尔DIESEL循 环） 一船舶用大型低速柴油机的志向循环1热效率 因为：压力上升比 所以：热效率.二i-二、a k{p-1） 2分析 TOC \o 1-5 \h \z 为定值t 为定值t （四）三种志向循环热效率的比较1初态1 一样，压缩比 一样，加热量ql一样 7』 7,p 2初态1 一样，最高压力，max、最高温度Aax 一样，放热量q2 一样 § 1-2发动机实际循环 发动机志向循环加上各项损失后， 即可分析发动机的实际循环。 一工质变更损失 （一）工质性质 理论上：志向气体，双原子气体。 事实上：燃烧前：燃料+空气；燃烧后：燃烧产物。 （二）比热 理论上：定比热 事实上：温度T比热C （三）高温分解 例 C + O +热量O] CO2 +热量 其中CO为中间产物，CO2为最终产物。假设遇高温，那么会发生复 分解反 应，即高温分解： CO2 CO + O-热量 这局部热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近 下止 点，做成效果变差，热效率下降。 二传热、流淌损失 （一）传热损失 理论上：压缩、膨胀过程为绝热过程。 事实上：大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。 传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。因此， 很多研 究者致力于开发绝热发动机。 （二）流淌损失 理论上：闭口系统，没有气体流淌损失。 事实上：进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。 三换气损失 理论上：忽视进、排气过程。 事实上：进、排气门提早开启，迟后关闭。而且有流淌阻力。 换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气 损失 之中。 四时间损失 理论上：定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度亲密协 作。 事实上：燃烧须要时间。 五补燃损失 理论上：加热瞬间停顿，膨胀过程无加热。 事实上：虽然大局部（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有 小局部燃料会拖到膨胀线上才燃烧，做成效果变差，热效率下降。 六泄漏损失理论上：闭口系统，无泄漏。 事实上：活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱 中，造成损失。 § 1-3热平衡总热量：QT = GT hu分别转 化为一有效功的热量QE Qe =3.6xlO3^ [kJ/h] ( 1 kw/h = 3.6xlO3 kJ ) 只有这局部热量做了功，是有用的，所以盼望越大越好。一般 柴油机：30?40% ；汽油机：20?30%。 令 二传递给冷却介质的热量QSQs = Gs Cs。2 - 八)随 其中GS—发动机冷却介质的每小时流量[kg/h ] CS-冷却介质比热[kJ/kg ? ℃ ] tl , t2 一冷却介质的进、出口温度[℃]三废气带走的热量。氏 Qr ~(G7. + Gk) (cprt2 - Cp4) Qr - 其中Gr—燃料量[kg/h ]G4-空气量[kg/h ] —废气比热[kJ/kg ? ℃ ] 一空气比热[kJ/kg,℃ ] tl f t2 一进、排气温度[℃]四燃料不完全燃烧的热损失 Qb = QtQ — %)为=% 其中「一燃料效率五其它热量损失。 Ql = Qt ~ (Qe + Qs +。火 + Qb )qi = qt - (qe + q$ + q「+ qQ发动机热平衡方程式：qe +么.+分+ % + G = 1 § 1-4指示指标 p-v 图p-cp 图发动机性能指标：指示指标，有效指标 指示指标：以工质在汽缸内对活塞做功为根底，评价工作循环的质量。 有效指标：以曲轴上得到的净功率为根底，评价整机性能。 示功图：发动机缸内压力P随汽缸容积V （p-V图）或曲轴转