《船舶柴油机》课程教学资源（PPT课件）Chapter 8 柴油机工作循环和主要性能指标 8.1 柴油机的工作循环

Chapter 8柴油机工作循环和主要性能指标柴油机的工作循环8.118.2柴油机的主要性能指标8.3提高柴油机功率和经济性的措施8.4柴油机的热平衡chapter8柴油机工作循环与性能指标2025/9/2

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 2 Chapter 8 柴油机工作循环和主要性能指标 8.1 柴油机的工作循环 8.2 柴油机的主要性能指标 8.3 提高柴油机功率和经济性的措施 8.4柴油机的热平衡

8.1 柴油机的工作循环一、柴油机的两种示功图.+排气口扫气口(开关）：：（开关)0-1800180°t4J下止点上止点下止点: :8QT：上止点下止点LVe=V.(1-):V.：V展开示功图，便于柴油机性能研究2025/9/2chapter8柴油机工作循环与性能指标3

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 3 8.1 柴油机的工作循环 一、柴油机的两种示功图 展开示功图，便于柴油机性能研究

增压柴油机与非增压柴油机示功图++aa+.001上止点下止点：上止点下止点：：V.:VsVschapter8柴油机工作循环与性能指标2025/9/2

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 4 增压柴油机与非增压柴油机示功图

8.1柴油机的工作循环二、柴油机的理想循环理想循环的几点假设：工质为理想气体。燃料的燃烧过程用外界热源向工质加热过程代替，其方式可以是定容、或定压、或定容与定压混合过程；循环为闭口体系，无进、排气过程与气体的漏泄：压缩与膨胀过程为绝热过程：废气排出带走热量的过程用工质向外界冷源放热过程代替。chapter8柴油机工作循环与性能指标2025/9/2

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 5 8.1 柴油机的工作循环 二、柴油机的理想循环 理想循环的几点假设： ◼ 工质为理想气体。燃料的燃烧过程用外界热源向工质 加热过程代替，其方式可以是定容、或定压、或定容 与定压混合过程； ◼ 循环为闭口体系，无进、排气过程与气体的漏泄； ◼ 压缩与膨胀过程为绝热过程； ◼ 废气排出带走热量的过程用工质向外界冷源放热过程 代替

8.1 柴油机的工作循环柴油机的四种理想循环空气喷射或定压燃烧高速强载或低负荷与燃气涡轮联合工作Q!Qutclzb1F4QQa0VQip柴油机理想循环的n.和P:表 8-1循环名称4p:(MPa)Aoh-1 -- 1[1+(p-1)]pra混合加热F-1k-=1(8-1)ek-1X-1+(p-1)(8-1a)=1-2Pa定容加热(8-2)(1p+(8-2a)-1kpt-1etPa定压加热n1 -.(8-3)-(p-1)m(8-3a)prs-ik(p1)-Ie1+ (p-)k（p-1)As1维续膨胀混合加热ETIk(8-4)=1-a1+p-1)(8-4a)V.V.P.符号压缩比：入：压力升高比：P初膨胀比：VV.P说明工质绝热指数（空气k=1.4)，Pa~循环始点a的压力，MPa2025/9/2chapter8柴油机工作循环与性能指标6

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 6 8.1 柴油机的工作循环 柴油机的四种理想循环 高速强载或低负荷 空气喷射或定压燃烧 与燃气涡轮联合工作

8.1柴油机的工作循环分析理论循环可得出如下重要结论：1pk-1 — 1% = 1 Ek-x-1+k入(0-1)荷)(1)c 个= n, 个,压力升高比(入）60"t(2)a个= n, ↑,95953(3)对于混合力反映燃烧规律Pa57(4)理想循环的油机性能的根据56(5) 个 p.、元、55假设54A=2.7kg/cm2=1.3853141011121315#补图8-3理论热效率2025/9/2chapter8柴油机工作循环与性能指标

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 7 8.1 柴油机的工作循环 分析理论循环可得出如下重要结论： (1) , ( )  t  但 t ，pz  机械负荷 (2) t ,但pz也； t  (3)对于混合加热，加热量一定时、的分配反映燃烧规律 (4)理想循环的效率达不到，但可作为改进柴油机性能的根据 (5)  pz、、和t  pt , pz  进气总管p

8.1柴油机的工作循环三种循环效率的比较-T最高SS5665补图8-2补图8-1三种循环s不变，绝热压缩线1-2不变。因为q1定容>q1混合>q1定压，而q2相同，所以t定容>nt混合>nt定压。对设计新柴油机而言：pz、Tmax相同，见补图8-2因为q1定压>q1混合>q1定容，而g2相同，所以nt定压>nt混合>nt定容。2025/9/2chapter8柴油机工作循环与性能指标8

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 8 8.1 柴油机的工作循环 三种循环效率的比较 三种循环不变，绝热压缩线1-2不变。因为q1定容q1混合 q1定压，而q2相同，所以t定容t混合t定压。 对设计新柴油机而言：pz、Tmax相同，见补图8-2因为q1定压q1混合q1定容，而q2相同，所以t定压t混合t定容

8.1柴油机的工作循环三、柴油机的实际循环实际循环和理想循环之间的差别：实际循环是一个开口热力体系，需进排气过程且存在流阻损失关于加热与放热过程存在不完全燃烧损失工质的数量和成分变化各个工作过程进行时，存在着热交换和摩擦。由此可知，从能量转换角度来看，除了冷源损失外还有不可逆损失，即不完全燃烧、热交换、漏气和流动阻力等其他热损失。因而，柴油机循环不可能达到理想循环的热效率nt和平均压力pt。2025/9/2chapter8柴油机工作循环与性能指标

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 9 8.1 柴油机的工作循环 三、柴油机的实际循环 实际循环和理想循环之间的差别： ◼ 实际循环是一个开口热力体系，需进排气过程且存在 流阻损失 ◼ 关于加热与放热过程存在不完全燃烧损失 ◼ 工质的数量和成分变化 ◼ 各个工作过程进行时，存在着热交换和摩擦。 ◼ 由此可知，从能量转换角度来看，除了冷源损失外， 还有不可逆损失，即不完全燃烧、热交换、漏气和流 动阻力等其他热损失。 ◼ 因而，柴油机循环不可能达到理想循环的热效率t和 平均压力pt

四冲程柴油机的实际循环P一理论循环Zt一实际循环Z1时间损失■后燃损失n=k■换气损失=kcccn=n2A=k5blC>n=k11n=n;diTDCBDCchapter8柴油机工作循环与性能指标102025/9/2

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 10 四冲程柴油机的实际循环 zt P V c 5 理 论 循 环 实 际 循 环 n=k n=k1 n=n1 n=k n=k2 n=n2 c1 z c' c ' t z1 z2 z ' t 时 间 损 失 后 燃 损 失 换 气 损 失 l b1 d1 TDC BDC

实际循环与理论循环的差异工质的影响1）成分变化一→α，T和燃烧成分变化2)比热变化→nt3)高温分解→燃烧阶段的P,T增长较少，n,4)分子数个→ n,↑换气损失气缸壁传热损失时间损失燃烧损失泄漏损失chapter8柴油机工作循环与性能指标112025/9/2

2025/9/2 chapter 8 柴油机工作循环与性能指标 11 实际循环与理论循环的差异 ◼ 工质的影响 1) 成分变化→α，T和燃烧成分变化 2) 比热变化→ ↓ 3) 高温分解→ 燃烧阶段的P,T增长较少， ↓ 4) 分子数↑→ ↑ ◼ 换气损失 ◼ 气缸壁传热损失 ◼ 时间损失 ◼ 燃烧损失 ◼ 泄漏损失 t t t