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理想循环下的空气标准优化

【摘要】:实际对内燃机循环的解释采用的方法为,首先以工质为空气来推论空气标准理想循环,其次对考虑燃料空气混合气特性的燃料-空气循环进行推论,然后考虑损失要素接近实际发动机工况。空气标准理想循环进行如下假设:①工质为标准状态的空气,看成为理想气体。另外,最大压力、最高温度、平均有效压力等都比实际循环高得多。

往复式内燃机的基本循环有奥托循环、狄赛尔循环(柴油循环)和沙巴特循环。最近阿特金森循环(或米勒循环)被使用在所有的混合动力发动机上。

内燃机的工质为,在燃烧之前为空气与燃料的混合气,燃烧后为燃烧废气,与燃烧前的状态不同。另外,燃烧废气的性质在燃烧过程中通过化学反应,其成分和结构发生了复杂的变化,因此对真实的循环过程很难进行解释。实际对内燃机循环的解释采用的方法为,首先以工质为空气来推论空气标准理想循环,其次对考虑燃料空气混合气特性的燃料-空气循环进行推论,然后考虑损失要素接近实际发动机工况。

空气标准理想循环进行如下假设:

①工质为标准状态的空气,看成为理想气体

②压缩和膨胀过程为可逆绝热(等熵)过程,质量热容与温度无关恒定。

③工质始终在气缸内的密闭系统,代替燃料的燃烧,从外部供给相当于燃料燃烧发热量的热量,并在膨胀行程末期代替排气,在定容状态向外部放出热量。

④没有进气和排气阻力。另外,假设节气门处于完全开启状态,进、排气过程气缸内的压力与大气压相等,压力线保持水平状态。因进气过程功(空气进入时推动的功)和排气过程功(推动空气排出的功)大小相等,符号相反,相互抵消。

空气标准理想循环的热效率比实际循环高很多。另外,最大压力、最高温度、平均有效压力等都比实际循环高得多。但,对于发现热效率、压力、温度、平均有效压力等所有因子的影响方面具有重要的意义。