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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。7 动力循环 ( Power Cycles)热能向机械能转换需要经过工质的循环 , 理想的循环是卡诺循环 , 但卡诺循环并不实用 , 其中的等温过程就难以实现。利用相变过程固然能够实现等温过程 , 但在吸热温度、 压力方面却不遂人愿 , 因此实际循环与卡诺循环的差异比较大。但实际循环与卡诺循环并不是一点关系也没有 , 实际循环与卡诺循环一样 , 也有吸热、 作功、 放热、 压缩四种过程组成 , 其中吸热常常伴随燃料燃烧放热。为了提高动力循环的能量转换的经济性, 必须依照热力学基本定律对动力循环进行分析 , 以寻求提高经济性的方向及途
2、径。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。实际动力循环都是不可逆的 , 为提高循环的热经济性而采取的各种措施又使循环变得非常复杂。为使分析简化 , 突出热功转换的主要过程 , 一般采用下述手段 : 首先将实际循环抽象概括成为简单可逆理论循环 , 分析该理论循环 , 找出影响其循环热效率的主要因素和提高热效率的可逆措施 ; 然后分析实际循环与理论循环的偏离之处和偏离程度 , 找出实际损失的部位、 大小、 原因及改进办法。本课程主要关心循环中的能量转换关系 , 减少实际损失是具体设备课程的任务 , 因此我们主要论及前者。7.1 内燃动力循环内燃机的燃料燃烧( 吸热 ) 、
3、工质膨胀、压缩等过程都是在同一设备气缸 活塞装置中进行的 , 结构紧凑。由于燃烧是在作功设备内进体积小、 移动灵活、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。行的 , 因此称为内燃机。汽车最常见的动力机是内燃机 , 可是随着技术的进步、 环境保护标准的提高与石油天然气资源紧缺 , 使用蓄电池、 燃料电池或太阳能电池的电动汽车已经呼之欲出。当前提到汽车发动机依然主要是指内燃机。内燃机具有结构紧凑、1气缸盖和气缸体 ; 2 活塞 ; 3连杆 ; 4 水泵 ; 5飞轮 ; 6曲轴 ; 7润滑油管 ; 8油底壳 ; 9 润滑油泵 ; 10化油器 ; 11资料内容仅供您学习参考，如有
4、不当或者侵权，请联系改正或者删除。热效率高和操作方便等特点, 广泛用于交通运输、工程机械、农业机械和小型发电设备等领域。它是仿照蒸汽机的结构创造的, 最初使用煤气作为燃料。随着石油工业的发展, 内燃机获得了更合适的燃料汽油和柴油。德国人奥托( Nicolaus A. Otto) 首先于 1877 年制成了实用的点燃式四冲程内燃机, 狄塞尔 ( Rudoff Diesel) 随后于 1897 年制成了压燃式内燃机。20 世纪 30 年代出现的增压技术, 使内燃机性能得到大幅度提高。当前内燃机在经济性能 ( 主要指燃料和润滑油消耗 ) 、 动力性能 ( 主要指功率、 转矩、 转速) 、 运转性能
5、( 主要指冷起动性能、 噪声和排气质量 ) 和耐久可靠性能等方面均有了长足的进步。7.1.1 四冲程内燃机的工作原理资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。四冲程 ( 行程 ) 内燃机是指由进气、 压缩、作功和排气等四个冲程组成一个工作循环的往复式内燃发动机 , 其工作原理如图 7-2 所示。1 ） 进气冲程 这是内燃机工作循环的第一个冲程。开始时进气门打开 , 曲轴旋转 180 , 活塞由上止点运动到下止点 , 新鲜空气被吸入气缸。2 ） 压缩冲程 进、 排气门全部关闭 , 气缸形成封闭系统 , 曲轴旋转 180 , 活塞由下止点运动到上止点 , 将气缸内的充量压缩。3
6、 ）作功 ( 膨胀 ) 冲程气缸内高温、高压气体膨胀作功 , 推动活塞由上止点运动到下止点 , 曲轴旋转 180 , 对外作功。4 ） 排气冲程 膨胀冲程结束后 , 排气门打开 , 曲轴旋转 180 , 推动活塞由下止点运动到上止点, 将燃烧后的废气经排气门排出气缸。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。四冲程内燃机经历上述工作循环, 曲轴共旋转 720 。四个冲程中仅有作功冲程是活塞对外作功 , 其它三个冲程都需要外界驱动活塞运动。四冲程柴油机和汽油机的工作过程都包括上述四个冲程 , 两者在工作原理上的区别是 : 柴油机压缩的是单一气体 ( 空气 ) , 当活塞到达上
7、止点附近时 , 缸内空气的压力温度很高 , 适时地喷入柴油 ,在缸内形成可燃混合气并自行着火燃烧 , 因此称为压燃式内燃机 ; 汽油机则是在气缸外形成可燃混合气 , 然后充入气缸 , 压缩终了时靠火花塞打火点燃 ( 其压缩终了时压力温度比压燃式内燃机低得多 ) , 因此称为点燃式内燃机 1 。1由于汽油机里被压缩的是燃料和空气的混合物,受混合气体自燃温度的限制 , 不能采用大压缩比 , 不然混合气体就会”爆燃” , 使发动机不能正常资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 7-2 四冲程内燃机工作原显然活塞的往复运动必然产生很大的振动, 因工作。实际汽油机的压缩比大都在 512 的范围内。柴油机压缩的仅仅是空气 , 不存在爆燃的问题 , 其压缩比多在 1420 的范围内。这是由汽油和柴油的燃烧特性所决定的 , 汽油燃烧速度比柴油快得多 , 压力越高 , 密度越大 , 火焰传播越快( 正常点燃时 , 火焰传播速度为30 70m/s, 而爆燃时可达 8001000m/s) 。如果汽油机也像柴油机一样先压缩空气再喷油自燃, 依然会出现爆燃。