当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第三章：工作循环与能量利用 > 3.2 理论循环分类及循环热效率 > Video
同学们好
这节课我们学习理论循环的分类
以及推导相应理论循环热效率的表达式
理论循环是指热机循环是理想的
工质也是理想的
理想循环有三个基本假设
一、将实际动力过程
简化为封闭热力循环
燃烧放热当做外界向系统加热
膨胀做功之后的排气
当做系统向外界放热
并回到压缩始点
二、换气过程简化为气门
在上下止点瞬间开启和关闭
无节流损失
缸内压力不变的流出和流入过程
三、循环由特殊热力过程组成
压缩及膨胀过程简化为绝热等熵过程
加热过程按等容 等压加热组合的
不同模式进行简化
放热过程当做等容放热处理
理想工质意味着
一、把工质当做理想气体
也就是空气来处理
忽略燃烧废气 燃油蒸汽
以及燃烧中间产物的影响
二、认为工质的比热容等物性参数是常数
它不随压力 温度等参数变化
理论循环根据加热过程不同
可以分为等容循环 等压循环和混合循环
等容循环又叫奥托循环
是为了纪念
四冲程汽油机的发明人奥托先生
等压循环又叫狄塞尔循环
是为了纪念压燃发动机
柴油机的发明人狄塞尔先生
早期发动机由于转速低
循环时间较长
汽油机因燃烧较快
而接近等容循环
而柴油机因喷油压力较低
喷油及燃烧延续的时间比较长
而接近等压循环
根据上一节循环热效率的定义
我们可以推导出
等容循环的热效率公式
如屏幕所示
其中ε为压缩比
等于活塞位于下止点
气缸工作容积V1
除以活塞位于上止点气缸体积V2
所以ε等于V1除以V2
另外定义压力升高比λ等于P3除以P2
由循环热效率计算公式可以发现
等容循环的热效率
只与压缩比ε和等熵指数κ有关
与压力升高比没有关系
同样我们可以推导出
等压循环的热效率计算公式
如屏幕所示
式中ρ为容积预膨胀比
定义V3除以V2 可以看出
等压循环热效率不仅与压缩比
等熵指数有关
还与预膨胀比有关
混合循环是指在加热过程中
既有等容加热也有等压加热
现代高速汽、柴油机
实际上都是采用混合循环
仅通过示功图无法直接判断
是汽油机还是柴油机
总体来说汽油机
平均的定容加热
比例仍高于柴油机
下面我们来推导一下
混合循环的热效率计算公式
加热量Q1由两部分组成
分别是等容加热量Q1λ
和等压加热量Q1P
Q2为等容放热量
我们可以利用循环热效率的定义式
热效率ηt等于1减去Q2除以Q1来推导得到
先把Q1和Q2的计算式带入定义式
可以得到热效率ηt如屏幕所示
由于a-c为等熵压缩过程
因此c点的温度可以表示为屏幕所示
由于c-z'点曲线
为等容加热过程
因此z'的温度可以表示为屏幕所示
由于z-z'曲线为等压加热过程
因此z点的温度表示如屏幕所示
由于b-a曲线为等容放热过程
z-b曲线为等熵膨胀过程
a-c曲线为等熵压缩过程
因此我们可以得到b点的温度表达式
如屏幕所示
将c点 z'点 z点 b点的温度等关系式
代入热效率计算公式
简化以后我们最终得到
热效率的表达式如屏幕所示
从混合循环热效率计算公式可以看出
循环热效率不仅与压缩比、等熵指数有关
还与压力升高比和预膨胀比有关
其实等容循环和等压循环的
热效率公式
也可以直接利用混合循环
热效率计算公式
分别假设λ等于1
和ρ等于1得到
这节课本我们讲了理论循环的分类
并推导了等容 等压
和混合循环的热效率计算公式
这节课我们就讲解到这里
同学们 再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
