对实验台架往复活塞式柴油机循环过程分析

【摘 要】该实验用往复活塞式内燃机的实际循环是复杂且不可逆的，本文为了简化分析过程，忽略次要因素，应用“空气标准假设”将实际问题抽象概括成内可逆理想循环。通过简化整个循环理想化为以空气为工质的混合加热内可逆理想循环。最终利用Matlab软件代入实测数据对循环各冲程相关参数求解，得出具体参数。所得数据可以用来在线监测内燃机工作状况，对内燃机的维修及优化具有指导意义。

【关键词】内燃机；空气标准假设；内可逆理想循环

0 引言

混合加热内可逆理想循环又称为萨巴徳循环，p-v图和T-s图如图1所示，过程1-2为定熵压缩过程；2-3为定容加热过程；3-4为定压加热过程；4-5为定熵膨胀过程；5-1为定容放热过程。本文的主要目的是求解该循环的各个参数，利用最少的检测量，求解出其他状态参数，并在线显示，实时监测内燃机工作状况。

图1 混合加热理想循环的p-v图和T-s图

实验台实测数据如表1所示：

表1 实测数据表

比热容取定值，查表[1]得：cp=1004J/（kg·K），cV=718J/（kg·K），κ=1.4

1 该四冲程柴油机循环过程分析

点1：

由理想气体状态方程

v1=■，

点2：v2=■

过程1-2为绝热压缩，由定熵过程方程可以得出

p2=p1■■

T2=■

点3：v3=v2

T3=■

2-3为定容过程，吸热量为

q1V=cV（T3-T2）

q1p=q1-q1V

点4：p4=p3

3-4过程为定压吸热，由q1p=cp（T4-T3）可以得出

T4=T3+■T4

v4=■

点5：v5=v1

5-1为定熵放热，状态参数

p5=p4■■

T5=■

2 该内燃机的热效率分析

热效率是评价内燃机的最重要指标，该参数对内燃机的优化具有指导意义。表示混合加热循环特征的参数有压缩比ε=■，定容增压比λ=■和定压预胀比ρ=■。

则循环热效率为

ηt=1-■

利用Matlab软件编制计算机程序，并将检测数据实时传输到该程序入口，便可以在线显示内燃机的各工作状况变化。本文以实验台架往复活塞式柴油机为例，将所测参数代入程序，所得数据如表2所示。

表2 实验台架往复活塞式柴油机工作状态参数

3 结论

本文利用“空气标准假设”将内燃机复杂的不可逆循环简化为混合加热内可逆理想循环。并对整个循环过程进行分析求解，最后通过编制计算机程序，将实测数据实时传输到程序入口，对各工作参数在线显示。依据本文建立的求解模型，可以用最少的实测数据，来得到预期效果，从而避免了一些难以直接测量的参数，提高了检测效率。测试结果表明，该方法稳定可行，其应用前景广阔。

【参考文献】

[1]沈维道，童钧耕.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，2007，06.

[2]蔡兴旺.汽车构造与原理：发动机（上册）[M].2版.北京：机械工业出版社，2011，07.

[责任编辑：曹明明]

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