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汽车发动机缸内热力循环炯
摘 要：汽车发动机缸内热力循环是与热力学第等于定律紧密相联的,而能量的相互转换时具有明显的方向性,如机械 能可全部转化为热能,理论上转换效率近百分之百.这类可无限转换的能量称为,机械能全部为?.因而, 习惯上将“有用功”作为“可无限转换能量”的同义.但是,反方向的热能转换为机械能却不可能全部转换, 转换能力受到热力学第等于定律的制约.所以,从技术性和经济性角度,前者质量更高,更为宝贵.本文主要对照汽车发动机的几种循环情况的?研究.
关键词：?；奥托循环；狄塞尔循环；萨巴德循环
所谓?可分为热量?和冷量?两类,本文主要研讨热量?：环境温度为L条件下,系统所提供的热量中可转化为有用功的最大值即为热量?,表示为
?参数的引出,为评价能量的“量”和“质”提供了—个统一的尺度.由雌立的热力系统?平衡分析法,结台热力学第一、二定律,比起由热力学第—定律得出的能量平衡方法更科学、更合理.?平衡法为热力系统经济分析提供了热力学基础,也为汽车发动机缸内热力循环的经济性指标提供参照[1].
?参数的基本方程
(1)?与?效率
吸热量中QB的热量堋为：
过程空气熵增,KJ/（kg·K）.
1汽油机奥托循环?分析
本文奥托循环?分析对象为486增压汽油机,如图1、2为奥托循环p-v图和T-s图,其中数字中带有“’”的为装备中冷器,未带有的为未装中拎器.应用参考文献[2]中的相关结果,具体参数如表1所示.
注：1-1´熵值
所以,1-1´熵值为负值,图2的T-s示意中,状态1´点位于1点左下方
有效?（循环功）：
吸热熵增：
吸热中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
以上情况循环内部可逆；仅是环境与系统放热过程存在温差,会有?损失,下同.
表2为奥托循环的?分析结果.从表中可看出,随着进气温度的降低,热量?、平均吸热温度以及?损失降低,而堋效率升高.可见,装备中冷器对汽油机的?利用率方面占有一定优势.
2柴油机萨巴德对照狄塞尔循环?分析
本文萨巴德对照狄塞尔循环?分析对象为潍柴国5柴油机,如图3、4为狄塞尔循环p-v图和T-s图,应用参考文献[3][4][5]中的相关结果,具体参数如表3所示.
吸热熵增：
吸热量中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
?损失：270×0.697等于164.8kJ/kg
图5、6为萨巴德循环p-v图和T-s图,应用参考文献[3][4][5]中的相关结果,具体参数如表4所示.
吸热熵增：
吸热量中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
?损失：
表5为萨巴德对照狄塞尔循环的?分析结果.装有共轨系统的柴油机萨巴德循环的热量?、平均吸热温度、?效率以及?损失均升高.可见,在?效率方面,装备共轨系统的萨巴德循环占有—定优势.
3不同轨压下萨巴德循环?分析
本文不同轨压下萨巴德循环?分析对象依然为潍柴国5柴油机,如图7、8为不同轨压下萨巴德循环p-v图和T-s图,应用参考文献[6][7][8]中的相关结果,具体参数如表6所示.
情况I：
吸热熵增：
吸热量中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
情况Ⅱ：
吸热熵增：
吸热量QB´中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
情况Ⅲ：
吸热熵增：
吸热量QB´´中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
情况Ⅳ：
吸热熵增：
吸热量QB´´´中的热量?：
平均吸热温度：
?效率：
表7为4种萨巴德循环的?分析结果.随着轨压的提升,萨巴德循环的热量?、平均吸热温度及?效率提升,而?损失基本维持在一定数值范围.4轨压的优化设计
轨压MAP的横坐标为柴油机转速,纵坐标为喷油量,竖坐标为轨压[1].而图9为轨压对放热率的影响,图10为轨压对气缸内燃烧温度的影响,图11为轨压MAP.由图11可看出,最大轨压达到200MPa左右.经前文的研究可知,提升共轨压力令柴油机缸内最高燃烧压力、最高燃烧温度都明显升高,因此高的共轨压力对改善柴油机燃油消耗和排气?度、提升柴油机热效率是有效的.
图11所示轨压MAP的总体趋势为,在相同转速下伴随着喷油量的增大,轨压不断升高[1].这是因为同样的转速下,如果增大喷油量,需提升轨压和喷油压力,增强燃油和空气的相对运动,令混合更均匀,油滴更细化,燃烧更充分从而释放出更多的能量.同时,相同喷油量下,伴随着转速的提升,需增大轨压控制燃烧.
经过实验,共轨压力MAP中轨压在500-1500r/min转速段明显低于其它转速区的轨压,这是因为此时为了保证低速扭矩,喷油量设定的较多,所以燃烧温度较高,不利于降低排放,需降低轨压控制燃烧温度和缸内最大压力.
表8为优化后的燃油经济性结果.从表中的经济性指标来看,外特性下最大扭矩转速、额定功率转速、及最大功率转速时燃油消耗率均低于设计目标值的要求,满足设计要求[1].
以上内容选择了合适的优化算法和约束条件,以油耗为优化目标优化得到轨压MAP[1]；优化后的燃油消耗率满足设计要求,其中,外特性最大扭矩转速、额定功率转速和最大功率转速的燃油消耗率相对于设计指标的要求裕度分别为-1.90%、-5.05%和-7.93%.5结语
(1)本文围绕汽车发动机缸内热力循环的?参数进行了分析研究；(2)随着进气温度的降低,奥托循环的热量?、平均吸热温度以及?损失降低,而?效率升高；(3)装有共轨系统的柴油机萨巴德循环的热量?、平均吸热温度、?效率；(4)随着轨压的提升,萨巴德循环的热量?、平均吸热温度及?效率提升；(5)研究了高压共轨柴油机的分析计算,结果表明轨压的升高可提升缸内压力、燃烧温度、放热率；以油耗为优化目标,对共轨油压MAP进行了优化分析,并得到了经济性优化结果,满足设计要求.可见,采取必要技术手段可使汽车发动机缸内热力循环的经济性及能量利用率得到提升,不断满足设计要求.
参考文献：
[1]刘峰,柴油机高压共轨燃油喷射系统仿真 计算研究[D]．北交,09．
[2]刘峰．进气温度对增压汽油机奥托循环影 响的研究[J]．时代汽车,16年,12月： 80-81．
[3]刘峰．共轨柴油机萨巴德循环与狄塞尔循 环的研究[J]．上海汽车,17年,03月： 30-34, 46．
[4]刘峰,共轨柴油机萨巴德循环对照狄塞尔 循环的研究[J]．汽车工业研究,17年,03月： 57-62．
[5]刘峰．共轨柴油机萨巴德对照狄塞尔循环 的计算研究[J]．汽车零部件,17年,04月： 62-64．
[6]刘峰．共轨压力对柴油机萨巴德循环影响的 研究[J]．时代汽车,17年,02月：83-85．
[7]刘峰,共轨压力对柴油机萨巴德循环影响 的研究[J]汽车工业研究,17年,08月： 57-62．
[8]刘峰．共轨压力对萨巴德循环的影响[J]汽 车零部件,17年,05月：63-65．
作者简介——
刘峰：（84-）,男,高级工程师.研究方向：内燃机燃烧与排放控制.
汽车发动机论文范文结:
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