对发动机的性能进行分析的方面和知识Word格式文档下载.docx
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4.2定压预胀比ρ0和定容增压比λp对循环热效率ηt的影响
在总吸热量Q1不变的情况下,随着λp增大(等容加热部分增大),ρ0减小(等压加热部分减小),使得循环放热量Q2减少,ηt增大。
4.3等熵指数κ对循环热效率ηt的影响:
随着κ增大,循环热效率ηt也增大。
4.4增大εc、λp,减小ρ0,有利于ηt的提高,但实际应用中还必须综合考虑以下因素:
(1)结构条件—增大εc和λp,会使最高燃烧压力Pz急剧升高,提高了对零部件强度的要求;
(2)机械效率—εc和λp增大,Pz升高,会使机械效率降低;
(3)燃烧方面—εc过大,汽油机容易产生爆燃和表面点火等不正常燃烧,柴油机会因燃烧室容积过小而设计困难,同时使燃烧效率降低;
5循环平均压力pt:
单位汽缸容积所做的循环功称为循环平均压力pt(kPa):
(用于评定气缸工作容积做工能力的大小)
可见pt主要与进气终点压力pde、压缩比εc、定压预胀比ρ0、等熵指数κ和循环热效率ηt有关。
6三种基本循环的比较:
6.1同一机型不同循环模式的对比(εc和Q1不变):
要提高热效率,就应增大等容加热的比重,即提高循环加热“等容度”;
但需要适当限制最高温度和压力。
6.2三种循环具有相同加热量Q1的比较(Q1和pmax相同)
6.3汽油机、柴油机负荷变化(吸热Q1不同)时的比较:
7四冲程发动机的实际循环
进气、压缩、燃烧、膨胀作功和排气5个部分。
7.1进气过程(r—a):
进气门开启,排气门关闭,活塞下行,新鲜工质被吸入汽缸。
特点:
1、由于进气系统的阻力,进气终了压力pa小于大气压力p0(约0.85~0.95p0),一般柴油机要略高于汽油机。
2、受高温零件和废气加热,进气终了温度Ta高于大气环境温度T0(约300~380K),一般汽油机略高于柴油机。
7.2压缩过程(a—c):
进、排气门关闭,活塞上行,工质被压缩,温度和压力升高。
压缩的作用:
1、增大工作过程的温差,获得大的膨胀比,提高热效率,同时为燃烧过程创造有利条件。
2、在柴油机中,压缩后气体的高温是保证燃烧着火的必要条件。
汽油机pc=0.8~2.0MPa,Tc=600~750K;
柴油机pc=3.0~5.0MPa,Tc=750~1000K
3、压缩比εc:
汽油机中,为提高热效率,希望提高压缩比,但受到不正常燃烧的限制;
柴油机中,为保证喷入气缸的燃料能及时自燃以及冷启动时可靠着火,需选取较高的压缩比。
4、多变指数n:
压缩过程为一个多变指数n不断变化的过程。
7.3燃烧过程(c—z):
进、排气门关闭,活塞在上止点前后,可燃混合气着火燃烧,化学能转变成热能,工质温度和压力急剧升高。
燃烧放出的热量越多,放热时活塞越靠近上止点,热效率越高。
7.4膨胀过程(z—b):
进、排气门关闭,高温、高压工质推动活塞下行,膨胀作功,工质温度和压力迅速下降。
通常:
汽油机pb=0.3~0.6MPa,Tb=1200~1500K;
柴油机pb=0.25~0.5MPa,Tb=800~1200K
7.6排气过程(b—r):
进气门关闭,排气门打开,废气先靠自身压力排出,而后在活塞由下止点向上止点运动时强制排出。
1、由于排气系统阻力,排气终了压力pr高于大气压力p0,阻力越大,pr也越大,汽缸中残余废气也就越多。
(约1.05~1.25p0),一般汽油机要略高于柴油机。
2、排气终了温度Tr越低,转化为有用功的热量就越多,发动机状态就越好。
(约700~1100K),一般汽油机要高于柴油机。
8发动机实际循环与理论循环的比较:
1)实际工质的影响(Wk):
工质成分的改变和泄露
2)换气损失(Wr):
泵气损失和提前排气损失
3)燃烧损失(Wz):
时间损失、后燃、不完全燃烧和工质的高温分解
4)传热损失(Wb):
工质与气缸壁间的热交换、涡流与节流损失
5)缸内流动损失:
缸内流动损失指压缩及燃烧、膨胀过程中,由于缸内气流(涡流与湍流)所形成的损失。
9发动机的指示性能指标
定义:
以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标,简称指示指标;
反映了发动机工作过程进行的好坏。
9.1指示功和平均指示压力:
指示功:
指气缸内完成一个循环所得到的有用功,其大小可由p-V图上的有效循环面积求得。
平均指示压力:
指单位气缸容积完成一个循环所作的指示功。
可见,越大,相同容积的气缸发出的也越大,故表征了发动机气缸工作容积利用率的高低,是衡量发动机实际循环动力性的一个很重要的指标。
通常,汽油机pi=0.7~1.3MPa,非增压柴油机pi=0.6~1.0MPa;
增压柴油机pi=0.9~2.5MPa。
9.2指示功率:
指发动机单位时间内所作的指示功,用表示。
9.3指示热效率和指示燃油消耗率:
指示热效率:
指发动机所得指示功与所消耗的燃油热值的比值。
指示燃油消耗率:
指单位指示功的耗油量,通常用每千瓦时的耗油量来表示(g/(kW.h))。
9.4发动机的有效性能指标:
以发动机曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标,简称有效指标;
反映了发动机实际工作性能的好坏。
9.4.1发动机动力性指标:
1、有效功和有效功率:
(标定工况下)
所以,为了提高转速而又不使过大,通常适当减小S,加大D,即采用较小的行程缸径比(S/D);
但过小的S/D会使燃烧室高度降低,不仅燃烧室布置困难,并使燃烧条件变差。
9.5发动机经济性指标:
有效热效率:
实际得到的有效功与所消耗的燃油低热值之比。
有效燃油消耗率:
每小时单位功率消耗的燃料(g/(kW.h))。
9.6发动机强化指标:
9.6.1升功率:
发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
比质量:
发动机质量与所发出的有效功率(标定功率)之比
强化系数:
其值越大,发动机的机械负荷和热负荷越高
10机械损失与机械效率
机械损失的测定:
灭缸法广泛应用于多缸、低压缩比柴油机的机械效率的测定。
10热平衡