发布时间 : 星期一 文章内燃机原理（精品讲义）更新完毕开始阅读
在z’— z过程中，
Vz?Tz? ?VzTz Tz?Ta???k?1 设??Vz——预胀比 Vz?在b—a 过程中，
pbTb? paTa Tb???kTa pb???kpa
pb推导如下：
pbVbk?pzVzk
pz??pz pz???kpa
?Vzpz???pc pb???V?b?Vapc???V?c?k?p??pa a??k???Vz???p?pz??z??Vbk?k1??p? zk???kpb???kpa
由?t?QW?1?2得： Q1Q1?t?1?（2-10）
循环的平均压力：
1?k?1??k?1???1??k????1?
Wt?tQ1?kpa?t????1??k????1??pt???VsVs??1k?1（2-11）
在式（2-10）和（2-11）中，取ρ=1，则得等容循环ηt，pt关系式为：
?t?1?（2-12）
1?k?1
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?kpa???1??tpt???1k?1（2-13）
在式（2-10）和（2-11）中，取λ=1，则得等压循环ηt，pt关系式为：
?t?1?（2-14）
1?k?1?k?1k???1?
?kkpa???1??tpt???1k?1
（2-15）
三. 循环参数对循环热效率的影响
从式（2-10），（2-11）可看出，影响循环性能的参数有5个：ε，λ，ρ，k，和pa。 1． 压缩比
????t?，但ε较大时，对ηt的影响就不显著了。
2． 压力升高比和预胀比（ε，k为定植时）
压力升高比和预胀比是反映混合加热循环中等容加热量和等压加热量多少的两个直观参数。
1) 对等容加热循环，ηt为常数，不随λ值变化
2) 对等压加热循环，????t?。
3) 对混合加热循环，当ρ不变时，；当λ不变时，????t?????t?（略增）（显著下降），这表明混合循环中，ρ的影响是关键性的。
上述分析表明：为了提高热效率，应尽量减少等压加热部分而接近等容燃烧，即提高“等容度”；负荷变化时，若主要是ρ变化，高低负荷的ηt值差别较大，若主要是λ变化，则ηt将保持大致不变。
4) 工质的等熵指数k
等熵指数k反映了工质特性对循环热效率的影响，它与气体的温度、原子数有关。 四. 理论循环对研究和改善动力、经济性能的指导意义
理论循环是发动机工作过程最本质的模型，它的指导作用有如下两个方面： 1． 指出了改善发动机动力、经济性能的基本原则和实施方向
基本原则：提高燃烧加热后的能量质量，即在相同加热量和环境温度下，尽可能提高加热过程中工质的平均温度。
实施方向：提高压缩比；合理组织燃烧，提高循环加热的“等容度“；保证工质有较高的等熵指数k。
2． 提供了发动机之间进行动力、经济性能对比的理论依据
汽、柴油机实质上都是按混合加热循环运行的。但由于混合气形成方式、负荷调节方式和着火、燃烧方式上的差异，各种燃烧参数范围有较大差别，如表3-2所示。下面利用上述结论，分析两种机型在三种情况下热效率的差别及原因。
1) 同一机型不同加热模式的对比
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此时ε，k，Q1不变 由?t?1?Q2知：当Q1不变时，Q2???t?，图中等压加热循环的Q2最大，Q1因而ηt最小，即：
等容循环ηt > 混合循环ηtm >等压循环ηtp
2) 汽、柴油机具有相同加热量Q1时的对比
假设pmax相同，此时，Tc3?Tc2?Tc1，即?3??2??1，在系统Q1下，
?tp??tm??tV，这是柴油机经济性能运优于汽油机的理论依据。
3) 汽、柴油机负荷变化（Q1不同）时的对比
对于柴油机，当负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当于定容燃烧的部分变化不大，即λ基本不变而ρ减小，ηt将较大提高；对汽油机，负荷下降后，燃烧速度下降，燃烧时间加长，即λ下降而ρ上升，ηt将降低。
§3.2 真实工质的理想循环 一. 模型构成、特点与意义 1． 构成模型的基本条件
保持理论循环中有关循环的假定，工质特性按真实情况考虑，即要考虑以下因素：工质是不同组分的混合物；在高温条件下要进行各种化学反应而变更其成分；工质各组分的热力参数随温度等改变等。 2． 特点与意义
不仅体现工质本身的影响，而且代表了经过人类自身努力所能达到的理想水平。因为真实工质的特性及变化是不依人的意志而转移的，而循环本身，经过人的努力是可以逐步向理想化趋近的。
相对热效率：?ret??it/?dt
式中，ηdt——理想循环热效率 ηit——真实循环热效率 二. 工质特性及其对热效率的影响
工质特性对循环热效率的影响，主要是由于等熵指数、等容度及真实压缩比的改变。 1． 工质比热容变化的影响
1) 真实工质比热容随温度而变化，
T??cv?cp??k?Q?cv?T??p??T?（cv，Q不变）??t?，燃烧温度
越高，相对理论循环的ηt下降量越大。 2) 真实工质比热容随多原子分子数的多少而变化 多原子燃气的比热容比双原子气体（O2，N2，空气等）大，废气中的多原子分子（CO2，H2O等）含量大，废气愈多，比热容增大，热效率下降。 2． 工质的高温分解
在高温条件下，燃料与氧的化学反应在任一瞬时处于化学动平衡状态，如：
2CO2 = 2CO + O2 2H2O = 2H2 + O2 2H2O + O2 = 4OH H2 = 2H
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上述反应向右为高温分解，温度愈高，压力愈低，向右反应量愈多，同时吸收热量，然后在膨胀后期及排气的较低温度下，再向左进行燃烧，放出热量，从而使燃烧放热的总时间拉长，降低了循环的等容度而使热效率下降。 3． 工质分子变化系数的影响
发动机燃烧后，缸内总分子数增多，分子变化系数>1，输出功率和热效率会上升。 4． 可燃混合气过量空气系数的影响
当?a?1时，部分燃料没有足够的空气，或排出缸外，或生成CO，都会使ηt下降。当?a?1时，由于空气所占比例加大，最高燃烧温度下降，废气比例及高温分解减少，
ηt将随?a上升而增大。
三. 理想循环条件下汽、柴油机热效率的对比
考虑真实工质后，汽、柴油机热效率的差距将进一步加大。 1． 高负荷时扩大差距的因素
1) 高负荷时，汽油机?a?0.8~1.0，而柴油机?a?1.3~2.0，从图3-11即可知，ηt差距将增大。
2) 汽油机?a小，等容度高，因而最高燃烧温度比柴油机高，再者，汽油机残余废气系数比柴油机高，因而使汽油机的等熵指数平均值比柴油机小，而高温分解作用却加剧，这些都使汽油机相对于理论循环的ηt下降的幅度远大于柴油机。 2． 低负荷时进一步扩大差距的因素
1) 汽油机负荷愈低，Φa愈浓，柴油机则相反，这进一步扩大了ηt的差距。
2) 汽油机负荷愈低，进气量愈少，Φr愈高，k值下降，柴油机Φr大致保持不变。 3) 汽油机高低负荷时工质燃烧后的温差要比汽油机小，即低负荷时保持较高温
度，而柴油机是“质”调节，燃烧温度随负荷下降。这一因素使汽、柴油机低负荷时温度差别更显著，由此引起的ηt差距也就加大了。 §3.3 真实工质的真实循环
从理想循环到真实循环，ηt值要进一步下降，其原因有如下几个方面： 1 工质向外传热的损失 1) 压缩过程的传热 2) 燃烧及膨胀过程的传热 2． 燃烧提前的时间损失及后燃损失 3． 换气损失
4． 不完全燃烧损失（不包括混合气过浓引起的不完全燃烧） 5． 缸内流动损失 6． 工质泄漏的损失
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