内燃机循环及性能评价.pptx
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1、第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价第一第一节 概述概述第二第二节 内燃机的理内燃机的理论循循环第三第三节 内燃机内燃机实际循循环及其及其评价指价指标第四第四节 内燃机有效性能指内燃机有效性能指标第五第五节 机械机械损失失第六第六节 热平衡平衡第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei Uni
2、versity of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT2-1 概述概述内燃机:内燃机:EQ W的的动力机械装置。力机械装置。转换方式:方式:热力循力循环四冲程四冲程=进、压、做功、排、做功、排三个环节:三个环节:混合气形成及换气过程:混合气形成及换气过程:Q W的物质基础,的物质基础,A/F,v 燃烧放热过程:放热规律,热效率燃烧放热过程:放热规律,热效率 i,排放,排放能量传递过程:机械效率能量传递过程:机械效率 m,机械损失,机械损失AFA/F v 燃
3、烧燃烧第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT改善内燃机性能改善内燃机性能=能量能量转换效果:体效果:体现在完善上在完善上述三个述三个环节题上,即:上,即:混合气:燃料混合气:燃料汽汽/柴柴/替代燃料,热值替代燃料,热值/成分不同成分不同 换气过程换气过程尽可能提高充量,提高气缸利用率尽可能提高充量,提高气缸利用率燃烧:完全、及时燃烧:完全、及时节能,节能,CO、HC 放
4、热规律放热规律压力升高率(压力升高率(NOx),热效率),热效率能量传递:机械损失能量传递:机械损失摩擦、泵气、驱动附件摩擦、泵气、驱动附件 机械效率机械效率提高提高 m的措施的措施第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT2.2 内燃机的循环理论内燃机的循环理论一、卡一、卡诺循循环与内燃机的与内燃机的动力循力循环卡卡诺循循环组成成:绝热压缩、绝热膨膨胀做功做功过程、程、等
5、温加等温加热过程、等温放程、等温放热过程程卡诺定理:任何实际循环热效率都卡诺定理:任何实际循环热效率都14后,随后,随 ,t 缓缓慢,机械慢,机械/热负荷热负荷 TS14n=k=1.4n=1.3n=1.2n=1.25 n:多变指数:多变指数n ,nk=1.4(空气),工质更接近空气,(空气),工质更接近空气,热效率热效率,如稀薄燃烧技术等,如稀薄燃烧技术等 第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive eng
6、ineering,HUAT 及及 :a)定容循定容循环:不不变,Q1 ,Q2 ,Q2/Q1不不变,t 不不变 b)混合循混合循环:Q1、一定,一定,t =1第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT 2.循循环平均平均压力力pt 定定义:单位气缸工作容位气缸工作容积所做的循所做的循环功功 评定循定循环的做功能力的做功能力 混合:混合:定容:定容:定定压:第二章第二章 内燃机
7、循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT三、三种理论循环的比较三、三种理论循环的比较a)Q1,相同:相同:等容加热速率快,等容加热速率快,Q2pQ2mQ2v tv tm tpb)Q1,pz相同:相同:不同,即不同,即 p m v Q2vQ2mQ2p tp tm tvc)Tz,pz相同:相同:工质做功能力相同,工质做功能力相同,Q2p=Q2m=Q2v tp tm tv第二章第二章 内燃机循环及
8、性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT2-3 内燃机实际循环及其评价指标内燃机实际循环及其评价指标 一、一、实际循循环:1个循个循环4个行程个行程5个个过程:程:进-压-燃燃烧-膨膨胀-排,各排,各过程都存在各种程都存在各种损失失 1.进气气过程:程:换气,气,为气缸气缸Q-W转换物物质准准备 理想理想无无损失的可逆失的可逆过程;程;纯空气,空气,p=p0 实际进气流气流动损失:失:热交交换:高
9、温零件加:高温零件加热 残余残余废气气进气道、气缸进气道、气缸壁、进排气门壁、进排气门第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT汽油机:汽油机:柴油机:柴油机:增增压柴油机:柴油机:增增压压力:力:第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学
10、院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT2.压缩行程(过程)压缩行程(过程)作用:燃作用:燃烧前的准前的准备提高提高p和和T;提高膨提高膨胀比比提高效率提高效率 理想:理想:纯空气,空气,绝热过程:程:k=1.4;实际:多:多边过程程热交交换/漏气,平均多漏气,平均多边指数;指数;原原则:以平均:以平均n1计算算结果果终了状了状态相同,即相同,即 压缩终了状了状态:第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车
11、工程学院School of Automotive engineering,HUAT汽油机:汽油机:n1=1.321.38;柴油机:柴油机:n1=1.381.4;第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT3.做功行程做功行程膨膨胀做功行程做功行程=燃燃烧过程程+膨膨胀过程程作用:作用:实现E Q1W的能量的能量转换过程程 燃烧过程:实现燃烧过程:实现E Q1的转换的转换理想循
12、环:假设为等容加热或等压加热理想循环:假设为等容加热或等压加热实际循环:燃烧非瞬时,时间损失,不完全燃烧实际循环:燃烧非瞬时,时间损失,不完全燃烧 汽油机:均匀预混合气,提前点燃,火焰传播汽油机:均匀预混合气,提前点燃,火焰传播 柴油机:边混边燃,喷油提前,预混合柴油机:边混边燃,喷油提前,预混合/扩散燃烧扩散燃烧 增压柴油机:增压柴油机:通过燃烧第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineer
13、ing,HUAT膨膨胀过程:程:实现:Q1 W的的转换 理想:均理想:均质空气,空气,绝热膨膨胀 实际:多:多变过程,取决于程,取决于热交交换、泄漏、泄漏、补燃、工燃、工质变化;化;用平均多用平均多边指数:指数:n2 评定多定多边过程程 原原则:计算算结果与果与实际一致一致 通过曲柄通过曲柄连杆机构连杆机构工质被加热时:工质被加热时:n2k第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,
14、HUAT汽油机:汽油机:n2=1.231.28;膨胀终了:膨胀终了:柴油机:柴油机:n2=1.151.28;膨胀终了:膨胀终了:柴油机柴油机 高,膨胀比大,热效率高,膨胀终了温度及压力高,膨胀比大,热效率高,膨胀终了温度及压力都比汽油机小都比汽油机小第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT4.排气行程排气行程作用:尽量排作用:尽量排净,为下一循下一循环充气准充气准备 理理
15、论:无阻力,可逆,或:无阻力,可逆,或闭口系口系统 实际:排气流:排气流动损失:失:传热现象:象:废气与排气管壁的气与排气管壁的传热 残余残余废气系数:气系数:排气门、排气道、排气门、排气道、排气管、消声器排气管、消声器评价换气过程排出评价换气过程排出废气的完善程度废气的完善程度排气后缸内的排气后缸内的残余废气量残余废气量进入气缸的进入气缸的新鲜充气量新鲜充气量第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive e
16、ngineering,HUAT排气排气终了状了状态:汽油机:汽油机:柴油机:柴油机:排温取决于燃烧温度;排温取决于燃烧温度;燃烧过程迟后或后燃(补燃)增加排温升高。燃烧过程迟后或后燃(补燃)增加排温升高。所以,排温是检查发动机燃烧状况的重要参数所以,排温是检查发动机燃烧状况的重要参数第二章第二章 内燃机循环及性能评价内燃机循环及性能评价Hubei University of Automotive Technology湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院School of Automotive engineering,HUAT二、实际循环的评价指标二、实际循环的评价指标评价方
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