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 > 3.5 真实循环对热效率的影响 > Video
同学们好
这节课我们学习
真实工质的真实循环
并重点解析真实循环
与理想循环之间的差异
以及相关热功损失的分析
在分析真实循环时
一般都将进排气过程考虑在内
这里对真实循环
进行分析的主要目的
是着重了解真实循环与理论循环
理想循环之间的差异
以及影响因素
图所示是自然吸气发动机
三种循环的示功图对比
由图可以看出
从理想循环到真实循环
导致热效率下降的
主要因素有以下几个方面
第一部分是工质向外传热损失
实际压缩、燃烧和膨胀过程中
工质都会与周边进行热交换
而不是理想的绝热过程
由此引起的散热损失叫传热损失
缸内工质向外传热的部位有三个
活塞顶面 气缸盖底面和缸套壁面
图所示是计算得到的
某柴油机在一个循环中
上述三个表面热交换量
随曲轴转角的变化曲线
工质向缸盖及活塞顶的传热
主要是在膨胀前期进行
而向缸套的传热
则是在膨胀中后期达到最高值
在压缩过程初期
因为工质温度低于周边
周边壁面向工质传热
而在压缩过程中后期
工质温度压缩急剧上升
工质向外传热使得压缩性略下降
可以减少压缩负功
燃烧和膨胀过程
是传热量最大最集中的阶段
由于传出热量多
引起缸内压力下降做功能力下降
图中那一块亮的面积所示的
就是损失功主要就是传热损失
以上传热所引起的
做功损失约占总加热量的6%
远小于冷却系统所带走的热量
这是因为冷却系统散热量中
还包括了排出的废气
和附件摩擦损失的部分传热量
也包括了工质向冷源
正常排出的部分热量
也就是向冷源排出的热量
大部分实际上是由排气排出的
如果系统绝热则全由废气带走
传热之所以引起做功损失
主要原因是与理想循环绝热时相比
工质燃烧的平均温度下降
致使系统的热能品位变差
这个热能品位就是“火用”变小了
第二部分是燃烧提前
以及后燃的时间损失
由于实际着火燃烧过程
总要持续一段时间
不存在理想的等容燃烧
所以图上燃烧始点
要略微提前到c1''点
这样才能保证
更紧接近于上止点燃烧
获得较高的等容度
由此引起图上c1'点
c1''点上面和z1 z1''点下面
两小块面积所示的
燃烧提前时间损失
同时由于高温热分解等作用
燃烧也要拖延一段时间才能结束
最高压力Pz一般出现在上止点后
12-15度曲轴转角
这就出现了图上的z1 z1'
下面小块面积
它表示了后燃损失
燃烧提前损失与燃烧始点
c1''点的相位密切相关
汽油机通过调整点火提前角
柴油机则通过调整供油提前角
来控制这些相位
任何工况都存在
最佳的点火和供油提前角
此时燃烧提前时间损失并不大
但当提前角选择不当时
就会使发动机的性能恶化
所以点火或供油提前角
是发动机除过量空气系数之外的
又一个很重要的性能调整参数
第三部分是换气损失
增值循环换气过程
所造成的做功损失
在图上表现为两部分
一部分是排气门提前 在b1点开启
而造成了自由排气损失
见图上这块小面积所示的损失功
另外则是进排气过程中的泵气损失
也就是图上进排气冲程曲线
所包围的带麻点的这个面积
换气损失在额定工况
约占总放热量的1%-3%
在中低负荷比如汽油机
以及转速增加的时候
所占比例会增大一些
第四部分是不完全燃烧损失
不完全燃烧损失
是指燃料空气混合不良
燃烧组织不善而引起的
燃料热值不能完全释放的损失
它不包括混合气过浓
导致的部分燃料
不能参与燃烧的那部分损失
因为这部分损失
我们已经计入到了
工质特性的影响
见上一节所述
如果混合气与燃烧组织合理
那么汽油机和柴油机
可以认为接近于完全燃烧
可见真实循环的
不完全燃烧损失很小
但是若偏离正常燃烧情况
就会使得不完全燃烧损失
大大增加
这就是混合气形成与燃烧匹配
受到广泛关注的主要原因
第五部分是缸内流动损失
缸内流动损失是指
在压缩 燃烧和膨胀过程中
由于缸内气流运动
比如涡流 滚流 挤流
所造成的损失
表现为在压缩过程中
多消耗压缩功
在燃烧膨胀过程中
一部分能量用于克服气流阻力
使作用于活塞上做功的压力减小
直喷燃烧时缸内流动损失
一般不会太大
但强涡流燃烧室
比如柴油机的涡流室和预燃室
它会有较大的缸内流动损失
强涡流燃烧室设计的主要目的
是牺牲部分动力经济性
来换取其他性能
比如噪声 排放
和可靠性等性能的改善
第六部分是工质泄漏损失
发动机工作过程中
工质通过活塞环
向外泄漏是不可避免的
正常运行工况下
工质的泄漏量很小
不超过排量的1%
但是活塞环缸套磨损后
以及在低速工况下
泄漏量会有所上升
这是发动机使用多年后
动力经济性乃至
排放性能下降的主要因素之一
以上是真实循环
与理想循环六个方面的差距
经过多年努力
虽然每个方面的损失
在采取各种技术措施
和完善了参数匹配情况下
已减少到很低程度
但集中起来仍使循环热效率的降低
接近或超过10个百分点
所以围绕以上各方面
改善动力经济性能的工作
仍然是发动机技术研发人员
经常从事的工作
关于真实循环
与理想循环之间的差异
以及相关热功损失的分析
就介绍到这里
同学们再见
-0.1 总论
--Video
-0.2 车用发动机的种类
--Video
-1.1 示功图及其测取
--Video
-1.2 四冲程发动机示功图分析
--Video
-1.3 二冲程发动机示功图分析
--Video
-1.4 性能指标分类与循环指示功
--Video
-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
--Video
-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
--Video
-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
--Video
-2.1 燃料的分类
--Video
-2.2 汽油、柴油的炼制
--Video
-2.3 汽油的理化特性
--Video
-2.4 柴油的理化特性
--Video
-2.5 燃料构成与理化特性
--Video
-2.6 汽油、柴油质量标准
--Video
-2.7 燃料与发动机工作模式
--Video
-2.8 工质主要热力参数
--Video
-2.9 燃烧热化学
--Video
-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
--Video
-3.1 热力过程与热机循环的简化
--Video
-3.2 理论循环分类及循环热效率
--Video
-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
--Video
-3.4 工质对循环热效率的影响
--Video
-3.5 真实循环对热效率的影响
--Video
-3.6 机械损失的构成
--Video
-3.7 机械损失的测量方法
--Video
-3.8 机械效率的影响因素
--Video
-3.9 发动机的能量分配与转化效率
--Video
-3.10 发动机的节能途径与技术
--Video
-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
--Video
-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
--Video
-4.2 配气相位对发动机性能的影响
--Video
-4.3 充量系数的解析式
--Video
-4.4 进气阻力对充量系数的影响
--Video
-4.5 其他因素对充量系数的影响
--Video
-4.6 充量系数的速度特性
--Video
-4.7 压力波及其传播特性
--Video
-4.8 单缸机的进排气动态效应
--Video
-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
--Video
-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
--Video
-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
--Video
-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
--Video
-5.1 发动机运行工况
--Video
-5.2 发动机特性曲线分类
--Video
-5.3 发动机速度特性
--Video
-5.4 发动机负荷特性
--Video
-5.5 发动机全特性
--Video
-5.6 发动机外特性与整车动力性
--Video
-5.7 发动机全特性与整车经济性
--Video
-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
--Video
-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
--Video
-6.1 燃烧现象及其分类
--Video
-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
--Video
-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
--Video
-6.4 均质混合气中的火焰传播
--Video
-6.5 液体燃料的雾化
--Video
-6.6 油滴的蒸发与燃烧
--Video
-6.7 示功图与燃烧放热率
--Video
-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
--Video
-7.2 柴油机燃烧放热规律
--Video
-7.3 柴油机燃油喷射系统
--Video
-7.4 柴油机喷油过程
--Video
-7.5 柴油机缸内气流运动
--Video
-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
--Video
-7.7 柴油机混合气形成方式
--Video
-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
--Video
-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
--Video
-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
--Video
-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
--Video
-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
--Video
-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
--Video
-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
--Video
-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
--Video
-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
--Video
-9.2.1 NO的生成机理
--Video
-9.2.2 CO和HC的生成机理
--Video
-9.2.3 PM和Soot的生成机理
--Video
-9.3 有害排放物生成的影响因素
--Video
-9.4 汽油机机内净化技术
--Video
-9.5 柴油机机内净化技术
--Video
-9.6 汽油机后处理技术
--Video
-9.7 柴油机后处理技术
--Video
-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
--Video
-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
--Video
-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
--Video
-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
--Video
-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
--Video
-10.6 天然气发动机
--Video
-10.7 氢燃料发动机
--Video
-10.8 二甲醚发动机
--Video
-10.9 甲醇发动机
--Video
-10.10 乙醇发动机
--Video
-10.11 生物柴油发动机
--Video
-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）
