汽车发动机原理 第2章2节 四行程发动机的实际循环

1、第二节第二节 四行程发动机的实际循环四行程发动机的实际循环n学习目的：学习目的：通过分析实际循环与理想循环之间存在的各种差异及产生的原因，为找到缩小这些差异的途径打下基础。n目前研究实际循环的手段是“示功图示功图”。n“示功图”有两种表达方式：“p v”图或“p ”图。它是通过专门的仪器“示功机示功机”测到的。）popr rcbzvpap上止点上止点n一、进气过程（一、进气过程（ra）n1. r 点高于p0 残余废气压力pr 之故；n 2. 活塞在废气压力(pr )膨胀推动下作正功，此时并未进入缸内；只有当压力降到小于p0 时，新鲜空气才真正真正被吸如缸中；n3. 由于有进气阻力，所以进气终了

2、压力pak），后段为放热（ n1 k ），只有在某一点（m点）才是n1 =k n它为多变指数（n1）在随时发生变化的多变过程。n2. 工质在数量和性质上有变化n3. 多变过程终态参数popr rcbzvpam111nacnacTTppn讨论：讨论：n增加压缩过程的目的目的：增大吸热与放热时的温差，获得最大的膨胀比，从而提高热效率。111nacnacTTppn 为燃烧创造条件，特别是柴油机燃烧压燃式 n 提高pc和Tc的重要途径是增大压缩比增大压缩比，但汽油机受到爆热的限制，压缩比远比柴油机小。 n n1也希望提高，它主要受到热交换及工质泄漏的影响：传热量大， Tc ，意味n1；同样，泄漏量大，

3、pc ，也意味 n1 。 n 减少传热量，提高n1的措施有：提高发动机转速（传热和泄漏的时间减少）；负荷增加（水温高）、采用空冷；增大气缸直径（相对传热量和泄漏量将减少）。n n n n在进行热力计算时，其“多变指数”取平均多变指数进行计算（“平均多变指数”取得是否合理，其计算结果要与热力过程中的初、终态实际基本状态参数一致来决定。）n三、燃烧过程（三、燃烧过程（cz）n目的：目的：将化学能转变为热能，使工质温度和压力提高。n1. 柴油机柴油机n 由于前期喷出的燃油的燃烧，在接近容积不变的情况下发生，所以压力上升很快（即：为定容加热定容加热过程），此后，co2，p增长变缓；由于喷油是持续的一个

4、过程，气体温度将进一步提高，虽然活塞已开始下行，容积开始扩大，但因温度增高的缘故，气体压力接近不变（即：存在定压加热定压加热的过程）。n提示：我们希望增大定容部分的加热量，减少定压部分加热量。提示：我们希望增大定容部分的加热量，减少定压部分加热量。cczzpvc为提为提前喷油点前喷油点n2. 汽油机汽油机n 由于为预混合气燃烧预混合气燃烧，所以一旦点燃，在接近容积不变的情况下压力上升很快（即：为定容定容加热加热的过程），可以认为无无定压加热定压加热部分。n注意：注意：n柴油机的压力比汽油机高是因为压缩比远高于汽油机之柴油机的压力比汽油机高是因为压缩比远高于汽油机之故；而最高温度比汽油机低则是因

5、为过量空气系数高于故；而最高温度比汽油机低则是因为过量空气系数高于汽油机之故。汽油机之故。n 汽油机= 0.81.2 n 柴油机= 1.21.6n 增压柴油机= 1.82.2c为提为提前点火点前点火点cczpvn四、膨胀过程（四、膨胀过程（zb）n目的目的:利用高温、高压的工质推动活塞下行对外作功，实现热功转换。n1. 非绝热过程n前段前段继续吸热（补燃部分， n2 k ），只有在某一点才是n2 =k n它也为多变指数（n2）在随时发生变化的多变过程。n2pvn2PQQbzpopr rcbzvpan2. 工质数量和性质变化另外，还有漏气损失。，如：OHOH22222n 3. 终态参数：为后膨胀

6、比其中：；柴油机：；汽油机：112222nzbnzbnzbnzbTTppTTpp112222nzbnzbnzbnzbTTppTTpp；柴油机：；汽油机：n2pvn2PQQbz讨论：讨论： n2 的影响的影响:工质吸热时，工质吸热时，n2 ，因素有：转速增加、混合气质，因素有：转速增加、混合气质量不好，均会使补燃增加，工质在膨胀期吸热量的增加，导致量不好，均会使补燃增加，工质在膨胀期吸热量的增加，导致pb、Tb 增大，不好；增大，不好；工质放热时工质放热时，n2 ，因素有：漏气增加、气缸直，因素有：漏气增加、气缸直径减小（相对散热面积增加）、表面上虽然能使径减小（相对散热面积增加）、表面上虽然能

7、使pb、Tb 降低，但降低，但热能却被水套中的水或空气带走，也不好。热能却被水套中的水或空气带走，也不好。 要使要使pb、Tb 减小，提高减小，提高、 是最好途径；是最好途径； 柴油机的柴油机的pb、Tb 比汽油机的小，其原因压缩比大。比汽油机的小，其原因压缩比大。n4. 在进行热力计算时，其“平均多变指数”取得合理与否，由计算结果与实际热力过程中的初、终态基本状态参数是否一致来决定。）n五、排气过程（五、排气过程（br）n目的：目的：将废气排出，以便更换新鲜工质。n讨论讨论：n排气有阻力（pr po），要消耗机械功（活塞上受到的阻力=pr-po）；n pr大，表征残余废气多；n容易通过测量T

8、r大小来判定燃烧好坏。n排气温度和压力比较：popr rcbzvpaprpo阻力阻力 =pr -po排气过程排气过程n其它对示功图的说明：n工质对外界所作用的循环净功（有用功）为：Ai-A1n其中：A1 称为泵气损失泵气损失。n这里只针对非增压发动机进行讨论。 popr rcbzvpaA i A1本节小结：本节小结：1. 通过分析实际循环与理想循环存在的差别，能使我们找到缩小这些差别的有效途径；2. 本节重点重点是压缩和膨胀过程分析，难点难点是使用和结构因素是如何影响多变指数变化的变化对终态参数的影响3. 要求：从发动机种类、使用和结构因素全面分析实际循环和理想循环存在的差别。上止点上止点下止

9、点下止点RLR上式中：22222sin1cossin1cosLRLRrvvLRLRxvc”之间的关系：”与“）（也即有：）（故此有：vffv”。”，后段为“前段为“而”；始终为“注意：在压缩过程中，），为此，则等式左边为（为如前期工质吸热，即：）（）（由于）（）有：（）将（）（）（）（）（多变过程：qwknqnkkqwnkkknkckncccknRqwccRcknRqwTTcnknqTTnRwvpvvvpvv,11221:111,2/12111。时，相对漏气环带长）不变，当（）（）（有相对漏气环带长：）之比。）与其工作容积（圆形环带长（相对漏气环带长：气缸时，相对散热面减小。当有：相等）机而言（即对几何形状相似的发动）（为：）（为：）之比。）与气缸工作容积（的总和（相对散热面：传热面积DDSDSDDSDDVDVDDDVFDSDSDSDVVDDSDSDFFVFSSsCSSccSc23322244)2(1442142) 1 (a c：为高：为高压缩比压缩比a c：为低：为低压缩比压缩比图中有：图中有：T1 T2放热线放热线吸热线吸热线T1T2正功正功负功负功压缩结束图压缩结束图vp压缩作功图压缩作功图前期前期 后期后