0,那么只有13转换成机械功,13由排气带走,另外13由冷却液带走。为利用排气中的能量,人们引入了排气涡轮增压的概念。实际示功图中循环过程下面一个回路,在大气压力线各有很窄的一部分。对内燃机来说,整个回路都是负功。今
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f天的Otto发动机约有30的热效率。
柴油发动机循环图柴油机原理,同样以KARNOT循环为基础。通过与理论循环过程较好的近似,效率得以提高。与Otto发动机相比,自燃发动机在缸内形成混合气,这意味空气能被压缩到很高温度(约700至900℃),柴油通过喷嘴喷入燃烧室,引起燃烧。人们称柴油机循环过程为恒压过程。燃烧,这里叫热量输送,近似于等压过程。我们来仔细看看柴油机理论循环过程图:
柴油发动机理论循环图
点1为进气行程结束点,活塞处在气缸下止点。吸入的空气被活塞从下止点绝热压缩至上止点。工况变化时气体与环境不发生热交换,压力和温度升高。点2和点3之间,燃油喷入高度压缩的热空气中,并通过自燃燃烧。喷入燃油的数量如此限定,活塞回程开始时压力保持不变(恒压)。点3为喷射结束点,达到最高燃烧温度。点3
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f和4之间为绝热膨胀,压力和温度降低。点4对应曲轴的某一位,在这点排气门打开。在近似于等容的过程中,温度和压力迅速降低。在此图中没有给出大气压力上下的回路,同Otto发动机一样都是负功。循环过程阴影部分面积为理论功W。效率与压缩比和喷油量有关。理论上如压缩比无限升高,将得到最高的效率。实际上将受材料热负荷以及机器的装配尺寸的限制。柴油机的实际循环图与Otto发动机一样,只是近似于理论循环。工况变化为多变过程。
柴油发动机实际循环图
柴油发动机和Otto发动机对比柴油机与Otto发动机相比,比较省油,HC和CO排放值小。但Nox和颗粒排放增加,噪声排放也增加。但柴油机排放一个重要的优势是它能保持长时间的稳定。汽油机使用3元催化转化器,排放特性容易随时间而恶化。
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f四个冲程的对比汽油机吸气行程压缩行程吸入汽油空混合气被压气混合气缩至1118bar温度400600℃吸入空气空气被压缩至3060bar温度700900℃作功行程排气行程通过火花塞排出燃烧完点燃混合气的气体
柴油机
柴油喷入高排出燃烧完度压缩的空的气体气里,产生自燃
特征值比较汽油机压缩比压缩压力压缩温度燃烧最高压力bar℃bar611:111184006004060700100050006000小kWl高1530外部点火柴油机2130:1306070090065905006004000大低2540自燃
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