网站地图
hnsjyk999.com
三九百科 包罗万象
能量贬值 发布于:

内燃机能量贬值原理是论述内燃机做功规律的。该原理运用热力学第一定律和第二定律阐述了内燃机热量㶲转化为机械功的规律。即内燃机指示功的大小与气缸压力和曲柄连杆机构的力臂系数成正比;且由于内燃机实际工作过程的不可逆性,热量㶲只有及时地、尽早尽快尽多地转化为机械功,减少在膨胀做功过程中㶲的退变量,才有可能获得高白㶲效率和热效率,节约能源。

有些高增压柴油机及船用柴油机的燃烧过程主要在活塞离开上止点后的一段行程中进行。这时一边燃烧一边膨胀,整个燃烧过程中气体的压力基本保持不变,接近定压燃烧过程”。这是三位教授对近年来柴油机循环理论方面发展状况的一个评述。燃烧过程主要在活塞离开上止点后的一段行程中进行,这就意味着增大了循环过程的初期膨胀比。

众所周知,根据内燃机定压加热循环和混合加热循环热效率公式,初期膨胀比的增大,应该使热效率降低而不是提高。这显然不是我们的希望,也不是实际结果。其实,就是作为定容加热循环的汽油机,其最高燃烧压力也是被工程师们调整即离开上止点后一段活塞行程达等。一般约为12°~15°曲轴转角 。

我们用内燃机能量贬值原理来分析一下占绝对统治地位的常规往复活塞式内燃机。现内燃机所供燃料绝大部分在上止点附近燃烧,气缸压力激剧上升,并迅速达到最大值。在上止点附近,虽然燃气压力很大,但此时活塞对应的力臂系数却很小,热能得不到充分利用。在该区段没有得到利用的能量,随着气缸工作容积的增大,传热和摩擦等损失的增加,缸内压力迅速下降,使燃气作功能力大大降低。

如果用该能量贬值原理来分析引言中提到的“近年来一些高增压柴油机及船用柴油机的燃烧过程主要在活塞离开上止点后的一段行程中进行”就很容易解释了。因为此时虽然随气缸容积的增大,热损增加,燃气作功能力受到一定影响,但在曲轴转角增加的同时,力臂系数增大,加之高增压的补偿,仍会使发动机的升功率和热效率有所提高。

①由于汽油机的燃烧过程存在着滞燃、急燃和后燃期,总燃烧期要长达40°CA 左右,既使到最高燃烧压力的出现,一般也要24~30°CA。

②如果用火药替代汽油进行实验,可避免燃烧期过长的弊病,但却偏离了发动机实际工作情况。

奥托发动机发明之前,内燃机曾经有过使用火药作工质的历史。需要特别证明的是:实验一定要用火药的爆炸推力,而不可用它所产生的真空度来作功。这就必须保证,燃烧室不可过于密封,否则将会产生真空度而使曲轴倒转 。

1876年,法国人涅·奥托总结前人的经验,制造出了具有曲柄连杆机构的四冲程煤气机,并取得了发明专利。1883年,法国人葛·戴姆勒制成了汽油机。1897年,法国人鲁·狄塞尔完成了压燃式柴油发动机的发明。1954年,法国人弗·汪克尔发明了三角转子旋转活塞式发动机。内燃机发明一百三十多年来,其间各种不同原理内燃机的发明难以计数。但是,发明人往往是以结构简单或淘汰往复运动功率传输机构为目的,并没有一个清晰地、可供遵循地、如何提高其动力性和经济性的“热力学机械力学原理”作指导。汪克尔转子发动机的发明是一个很值的总结的例子。它在全世界掀起了争相研制的高潮和发明新型内燃机的热潮。但是,用“内燃机能量贬值原理”来衡量,它在功率传输机构上并没有太多的优点,故其在发展过程的实践中受到限制。所以,在“内燃机能量贬值原理”的提出,也许不仅对深化已有内燃机的认识,而且对今后新型内燃机的诞生,提供一个可供资参考的资料 。


相关文章推荐:
热力学第一定律 | 船用柴油机 | 教授 | 循环热效率 | 往复活塞式内燃机 | 柴油发动机 | 旋转活塞式发动机 | 汪克尔转子发动机 |