所示為氣門關(guān)閉期缸內(nèi)可用能隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線。由于壓縮空氣進(jìn)氣壓力與缸內(nèi)壓力壓差較大,隨著電磁開關(guān)閥打開,進(jìn)入氣缸的壓縮空氣可用能迅速增加。壓縮行程時(shí)活塞向系統(tǒng)做功,系統(tǒng)內(nèi)可用能增加,隨著壓縮空氣噴入氣缸而逐漸增加到峰值,繼而隨著膨脹行程進(jìn)行逐漸減少。壓縮行程時(shí)活塞功為負(fù)值,膨脹行程時(shí)活塞功增加到正值,并隨著缸內(nèi)氣體膨脹逐漸增大。在氣門閉合期,傳熱可用能由負(fù)值逐漸增加到正值,這說明缸內(nèi)氣體從環(huán)境吸收了熱量,但傳熱可用能很小。不可逆性在壓縮行程時(shí)近似為零,在壓縮空氣進(jìn)氣和膨脹行程時(shí)逐漸增大。
3.不可逆過程可用能損失4.活塞功可用能5.缸壁傳熱可用能壓縮空氣動(dòng)力模式瞬時(shí)可用能(氣門關(guān)閉期)所示為氣門開啟期缸內(nèi)可用能變化曲線?;钊﹄S排氣行程進(jìn)行略有減少,隨進(jìn)氣行程進(jìn)行又略有增加。排氣可用能則隨排氣行程進(jìn)行逐漸增加并達(dá)到峰值。系統(tǒng)內(nèi)可用能在排氣門開啟后迅速減少,隨著排氣進(jìn)行逐漸減小為負(fù)值,這是因?yàn)楦變?nèi)溫度低于環(huán)境溫度,具有一定的冷量,在進(jìn)氣行程時(shí)環(huán)境空氣進(jìn)入氣缸,缸內(nèi)溫度回升,系統(tǒng)內(nèi)可用能略有增加。不可逆過程引起的可用能損失在排氣過程中稍有增加,在進(jìn)氣過程中則稍有減少。
表2給出了壓縮空氣動(dòng)力模式發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)做功循環(huán)可用能分布狀況。系統(tǒng)通過缸壁換熱得到的可用能很少,可用能的損失主要由壓縮空氣減壓損失、排氣可用能損失以及不可逆性引起的。每循環(huán)僅有64 2%的壓縮空氣可用能可以利用,也就是說由節(jié)流減壓造成的可用能損失占358%,要提高壓縮空氣可用能利用率,設(shè)法降低減壓過程可用能損失是一個(gè)重要方面。研究表明,減小節(jié)流前后壓差和采用容積減壓方式101,能夠大為減小節(jié)流可用能損失。由排氣造成的可用能損失占?jí)嚎s空氣可用能的19. 3%左右,而排氣為具有一定壓力的冷空氣,這一部分可用能是可以回收利用的,比如可作為車輛的空調(diào)冷源,從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的能量利用率。
可用能類別ATAcaQAwAeAd各項(xiàng)可用能可用能類別afAWaqaiAEAD各項(xiàng)可用能表2壓縮空氣動(dòng)力模式每個(gè)做功循環(huán)可用能分布2.2內(nèi)燃機(jī)模式可用能分析、所示為內(nèi)燃機(jī)模式下轉(zhuǎn)速為1500r/min、過量空氣系數(shù)為1 1時(shí)缸內(nèi)可用能隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的曲線。如所示,氣門關(guān)閉期燃料燃燒產(chǎn)生的可用能、活塞功可用能、系統(tǒng)可用能、不可逆性的變化趨勢(shì)與壓縮空氣動(dòng)力模式基本相同。缸壁換熱可用能與壓力空氣動(dòng)力模式差異較大,是因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)溫度遠(yuǎn)高于缸壁溫度,系統(tǒng)通過缸壁向環(huán)境放熱,且放熱量遠(yuǎn)大于壓縮空氣動(dòng)力模式下的吸熱量。
5.缸壁傳熱可用能內(nèi)燃機(jī)模式瞬時(shí)可用能(氣門關(guān)閉期)如所示,氣門開啟期排氣可用能、活塞功可用能變化趨勢(shì)也與壓縮空氣動(dòng)力模式相仿。系統(tǒng)內(nèi)可用能隨排氣門開啟后快速下降,排氣結(jié)束前接近于零,在進(jìn)氣過程中基本不變,近似為零。缸壁換熱的可用能變化較小,而不可逆性在氣門開啟期呈小幅增加趨勢(shì)。
3.排氣可用能4.系統(tǒng)內(nèi)可用能5.缸壁傳熱可用能內(nèi)燃機(jī)模式瞬時(shí)可用能(氣門開啟期)表3為內(nèi)燃機(jī)模式下發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)做功循環(huán)可用能分布狀況。