汽车发动机原理第二章发动机循环与性能指标

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1、第2章发动机工作循环与性能指标发动机循环理想循环实际循环发动机性能经济性动力性可靠耐久性使用维修性排放噪声性加工工艺性经济性、动力性、排放、振动、噪声主要研究第一节发动机理论循环第2章发动机循环与性能指标一、三种基本循环（一）简化条件：（1）假设工质为理想气体，其比热容为定值。（2）假设工质在闭口系统中作封闭循环。（3）假设压缩与膨胀过程是绝热等熵过程。（4）假设燃烧是定容或定压加热。工质放热为定容放热。（二）理论循环a→c绝热压缩；c→z’定容加热z’→z定压加热；z→b绝热膨胀b→a定容放热。高速柴油机近似为混合加热循

2、环。燃烧过程基本上由定容燃烧和定压燃烧两个阶段组成。1．混合加热循环2．定容加热循环汽油机中混合气燃烧迅速，近似为定容加热循环。a→c绝热压缩；c→z定容加热z→b绝热膨胀；b→a定容放热。3．定压加热循环高增压和低速大型柴油机，工作循环近似为定压加热循环。受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点后压力基本上一定的情况下燃烧。a→c绝热压缩；c→z定压加热z→b绝热膨胀；b→a定容放热。二、评定指标循环热效率循环平均压力1．循环热效率——评定循环经济性式中W—循环所做的功（J）；—循环加热量（J）；Q2—循环放出的热量（J

3、）。2．循环平均压力——评定循环的做功能力式中W—循环所做的功（J）；Vs—气缸工作容积（L）。式中——压缩比；λ——压力升高比；ρ——预膨胀比；K——绝热指数。混合加热循环；混合加热循环循环平均压力式中—压缩始点的压力（kPa）。定容加热循环预膨胀比：ρ=1定压加热循环压力升高比：λ=1循环平均压力循环热效率三、理论循环分析1．压缩比Tz相同,高的ac’z’b’a比低的循环aczba具有较大的平均吸热温度和较低的平均放热温度，所以高的较高。定容加热循环热效率与压缩比的关系较低时，提高，增长很快；在较大时，再增加，增加缓慢

4、。汽油机：，爆燃＜102．绝热指数KK值越大，愈高。空气K=1.4，稀混合气K值增大，而混合气中燃料蒸气较多时，K值减小。3．压力升高比λ定容加热循环：Q1增加，λ正比增大，ε若不变，则膨胀比不变，Q2也增加，Q2/Q1不变，ητ不变，但增大。TS混合加热循环：和ε不变时，λ增大,ρ减小，减小,ηt提高,也提高。4．预膨胀比ρ定压加热循环：Q1增加，ρ增大，ε若不变，平均膨胀比减小，Q2增加，ηt下降。bZ’b’混合加热循环：和ε不变时，ρ增大,λ减小，增大,ηt下降,也下降。5.三种理论循环比较（１）初态相同，Q1和ε相

5、等２.Q1和循环最高压力相等第二节四行程发动机的实际循环第2章发动机循环与性能指标示功图：气缸内工质的压力p随气缸工作容积v或曲轴转角θ变化的图形称为示功图。一、实际循环进行过程第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环实际循环过程进气过程rr’a压缩过程ab’’c’c燃烧过程c’cz膨胀过程zb’b排气过程b’bb’’r第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环进气过程rr’apr高于大气压p0：残余废气。进气终了压力pa：一般小于大气压力p0或增压压pk。进气终了的温度Ta总高于大气温度T0或增压器出口

6、温度Tk——高温机件及残余废气加热。——进气系统的阻力。第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环压缩过程ab’’c’c压缩过程为多变过程。作用:增大温差，增大膨胀比，热功转换效率提高，有利着火和燃烧。第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环工质被压缩的程度用压缩比ε表示式中—气缸总容积（气缸最大容积）；—燃烧室容积(气缸余隙容积）。压缩比的大致范围是：汽油机ε=7~12柴油机ε=14~22增压柴油机ε=12~15第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环燃烧过程c’cz作用：化学能转变为热能，使

7、工质的压力及温度升高，为膨胀创造条件。放热量越多,放热时越接近上止点，则热效率越高。第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环燃烧的最高爆发压力pz（pmax）及最高温Tz（Tmax）的数值范围是：pz（MPa）Tz（K）汽油机3.0~6.52200~2800柴油机4.5~9.01800~2200增压柴油机9.0~13.0柴油机：压缩比高，燃烧的最高爆发压力pz很高；但相对于燃油的空气量大，最高燃烧温度Tz值反而比汽油机低。第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环膨胀过程zb’b非绝热过程，有散热损失，

8、漏气损失，补燃和高温热分解；实际膨胀过程为多变过程。第2章发动机循环与性能指标§2.2发动机的实际循环膨胀终点b的压力pb及温度Tb的范围是：pb（MPa）Tb（K）汽油机0.3~0.61200~1500柴油机0.2~0.51000~1200柴油机膨胀比大，转化为有用功的热量多，热效率高，膨胀终了的温度