內燃機能量貶值原理是論述內燃機做功規律的。該原理運用熱力學第一定律和第二定律闡述了內燃機熱量㶲轉化為機械功的規律。即內燃機指示功的大小與氣缸壓力和曲柄連桿機構的力臂係數成正比;且由於內燃機實際工作過程的不可逆性,熱量㶲只有及時地、儘早儘快盡多地轉化為機械功,減少在膨脹做功過程中㶲的退變數,才有可能獲得高白㶲效率和熱效率,節約能源。
基本介紹
- 中文名:能量貶值
- 外文名:The energy value
- 學科:電力工程
- 領域:能源
- 範圍:電力系統
- 釋義:論述內燃機做功規律的
簡介,運用,討論與說明,總結,
簡介
有些高增壓柴油機及船用柴油機的燃燒過程主要在活塞離開上止點後的一段行程中進行。這時一邊燃燒一邊膨脹,整個燃燒過程中氣體的壓力基本保持不變,接近定壓燃燒過程”。這是三位教授對近年來柴油機循環理論方面發展狀況的一個評述。燃燒過程主要在活塞離開上止點後的一段行程中進行,這就意味著增大了循環過程的初期膨脹比。
眾所周知,根據內燃機定壓加熱循環和混合加熱循環熱效率公式,初期膨脹比的增大,應該使熱效率降低而不是提高。這顯然不是我們的希望,也不是實際結果。其實,就是作為定容加熱循環的汽油機,其最高燃燒壓力也是被工程師們調整即離開上止點後一段活塞行程達等。一般約為12°~15°曲軸轉角。
運用
我們用內燃機能量貶值原理來分析一下占絕對統治地位的常規往復活塞式內燃機。現內燃機所供燃料絕大部分在上止點附近燃燒,氣缸壓力激劇上升,並迅速達到最大值。在上止點附近,雖然燃氣壓力很大,但此時活塞對應的力臂係數卻很小,熱能得不到充分利用。在該區段沒有得到利用的能量,隨著氣缸工作容積的增大,傳熱和摩擦等損失的增加,缸內壓力迅速下降,使燃氣作功能力大大降低。
如果用該能量貶值原理來分析引言中提到的“近年來一些高增壓柴油機及船用柴油機的燃燒過程主要在活塞離開上止點後的一段行程中進行”就很容易解釋了。因為此時雖然隨氣缸容積的增大,熱損增加,燃氣作功能力受到一定影響,但在曲軸轉角增加的同時,力臂係數增大,加之高增壓的補償,仍會使發動機的升功率和熱效率有所提高。
討論與說明
①由於汽油機的燃燒過程存在著滯燃、急燃和後燃期,總燃燒期要長達40°CA 左右,既使到最高燃燒壓力的出現,一般也要24~30°CA。
②如果用火藥替代汽油進行實驗,可避免燃燒期過長的弊病,但卻偏離了發動機實際工作情況。
奧托發動機發明之前,內燃機曾經有過使用火藥作工質的歷史。需要特別證明的是:實驗一定要用火藥的爆炸推力,而不可用它所產生的真空度來作功。這就必須保證,燃燒室不可過於密封,否則將會產生真空度而使曲軸倒轉。
總結
1876年,法國人涅·奧托總結前人的經驗,製造出了具有曲柄連桿機構的四衝程煤氣機,並取得了發明專利。1883年,法國人葛·戴姆勒製成了汽油機。1897年,法國人魯·狄塞爾完成了壓燃式柴油發動機的發明。1954年,法國人弗·汪克爾發明了三角轉子旋轉活塞式發動機。內燃機發明一百三十多年來,其間各種不同原理內燃機的發明難以計數。但是,發明人往往是以結構簡單或淘汰往復運動功率傳輸機構為目的,並沒有一個清晰地、可供遵循地、如何提高其動力性和經濟性的“熱力學機械力學原理”作指導。汪克爾轉子發動機的發明是一個很值的總結的例子。它在全世界掀起了爭相研製的高潮和發明新型內燃機的熱潮。但是,用“內燃機能量貶值原理”來衡量,它在功率傳輸機構上並沒有太多的優點,故其在發展過程的實踐中受到限制。所以,在“內燃機能量貶值原理”的提出,也許不僅對深化已有內燃機的認識,而且對今後新型內燃機的誕生,提供一個可供資參考的資料。