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1、工程热力学与传热学工程热力学与传热学工程热力学工程热力学第六章第六章 气体的压缩过程及动力循环气体的压缩过程及动力循环6-2 活塞式内燃机循环（一）（一）发动机：发动机：将某一种形式的能量（热能、电能、化学能、太阳能等）转 变成机械能的机器。（二）（二）热力发动机：将热力发动机：将燃料化学能热能机械能的发动机。的发动机。1、外燃、外燃机：机：燃料在机器外部燃烧，产生的热能输入到机器内部并转变成机械能输出的热力发动机。如蒸汽机。2、内燃、内燃机：机：液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再将热能转变成机械能输出的热力发动机。如活塞式内燃机。一、概述3、比较、比较：外燃机体
2、积大，重量重，热效率低；内燃机结构紧凑、用水量少、操作方便、启动迅速、热效率高，体积小，重量轻，便于移动; 1860s，活塞式内燃机问世, 后广泛应用于 全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等；海上商船、内河船舶和常规舰艇，某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位。（三）活塞式（三）活塞式内燃机内燃机(internal combustion engine)简介简介1分类分类：按燃料：按燃料：煤气机煤气机(gas engine) 汽油机汽油机(gasoline engine; petrol engine) 柴油机柴油机(diesel
3、engine) 按冲程：按冲程：二冲程二冲程(two-stroke ) 四冲程四冲程(four-stroke )按点火方式：按点火方式：点燃式点燃式(spark ignition engine) 压燃式压燃式(compression ignition engine) 开式循环开式循环(open cycle)； 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆不可逆； 各环节中工质各环节中工质质量、成分稍有变化质量、成分稍有变化。活塞式内燃机循环特点活塞式内燃机循环特点3、活塞式内燃机循环的简化、活塞式内燃机循环的简化内燃机实际循环分析实际循环具有开放性、复杂性、不可逆性，
4、我们将内燃机具有不同燃烧方式的各类循环归纳成三类理想循环：定容加热循环定压加热循环混合加热循环01 吸气吸气12 压缩压缩23 喷油、燃烧喷油、燃烧34 燃烧燃烧45 膨胀作功膨胀作功56 排气排气60 排气排气简化简化：引用理想气体假设：引用理想气体假设燃烧燃烧2-3等容吸热等容吸热+3-4定压吸热定压吸热排气排气5-6 5-1等容放热等容放热压缩、膨胀压缩、膨胀1-2及及4-5等熵过程等熵过程吸、排气线吸、排气线重合、忽略重合、忽略燃油质量燃油质量忽略忽略燃气成分改变燃气成分改变忽略忽略二、混合加热理想循环二、混合加热理想循环 （dual combustion cycle）1. p-v图及
5、图及T-s图图12 等熵压缩；等熵压缩；23 等容吸热；等容吸热；34 定压吸热；定压吸热；45 等熵膨胀；等熵膨胀；51 定容放热定容放热特性参数特性参数：压缩比压缩比(compression ratio)定容增压比定容增压比(pressure ratio)定压预胀比定压预胀比 (cutoff ratio)热效率计算及分析热效率计算及分析混合加热循环参数计算及参数关系混合加热循环参数计算及参数关系压缩比=v1/v2压力升高比=P3/P2预账比=v4/v3热效率计算及分析热效率计算及分析把把T2、T3、T4和和T5代入代入讨论讨论：提高热效率的途径提高热效率的途径1、压力升高比、压力升高比、预
6、账比预账比不变，压缩比不变，压缩比升高，升高，t升高升高2、压缩比、压缩比不变；提高压力升高比不变；提高压力升高比，降降低预账比低预账比，t升高升高三、定容加热理想循环三、定容加热理想循环(Otto cycle)热效率计算及分析热效率计算及分析（预账比预账比=1=1）循环热效率循环热效率压缩比压缩比升高，升高，t升高升高四、定压加热理想循环四、定压加热理想循环(Diesel cycle)热效率计算及分析热效率计算及分析循环热效率循环热效率压力升高比压力升高比=1=1讨论：讨论：五、五、 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较（一）压缩比相同，吸热量相同时的比较（一）压缩比相同，吸热量相同时的比较 或或二、循环二、循环pmax、Tmax相同时的比较相同时的比较 或或课后作业思考题2、3
