按冲程：二冲程(two-stroke )、四冲程(four-stroke )
6
活塞式内燃机循环特点： 开式循环(open cycle)； 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆； 各环节中工质质量、成分稍有变化。
7
二、平均有效压力-mean effective pressure 循环净功与活塞排 量的比值。
定容增压比—pressure ratio
p3
p2
定压预胀比 — cutoff ratio
v4
v3
11
2.循环热效率
t
wnet q1
wnet qnet q1 q2
q1 q23 q34 cV T3 T2 cp T4 T3
q2 q51 cV T5 T1
t
1
q2 q1
t
1
1
1
1
1
1 t
1
1
1 1
16
讨论：
a) t wnet
b) t wnet
C) 重负荷（，q1 ）时 内部热效率下降，除
外还有因温度上升而使 ，造成热效率下降。
17
三.定容加热理想循环—Otto cycle
v1
v2
p3
p2
18
v1
v2
p3
p2
q1 cV T3 T2 q2 cV T4 T1
t
1 q2 q1
1 T4 T1 T3 T2
1 t
1
1
1
1
1
1
1
1 19
讨论：a) t
b) ; t不变，但wnet C) 重负荷（q1 ）时内部 热效率下降，因温度上升 使 ，造成热效率下降。
20
已知某柴油机混合加热理想循环p1=0.17 MPa、t1=60℃， 压缩比ε=14.5，气缸中气体最大压力10.3 Mpa，循环加 热量q1=900kJ/kg。设其工质为空气，比热容为定值并取 cp=1004 J/（kg.K），cV=718 J/（kg.K），κ=1.4；环境 温度t0=20℃，压力p0=0.1 Mpa。试分析该循环并求循环 热效率及佣效率。
一.活塞式内燃机(internal combustion engine)简介
分类：
按燃料：煤气机(gas engine)、汽油机(gasoline engine; petrol engine)、柴油机(diesel engine)
按点火方式：点燃式(spark ignition engine)、压燃式 (compression ignition engine)
3
四.空气标准假设(the air-standard hypothesis)
气体动力循环中工作流体
理想气体
空气
定比热
燃烧和排气过程
吸热和放热过程
燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略不计
五、 内部热效率(internal thermal efficiency )i
——不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比。
效率的重要措施，是卡诺循环，第二定律对实
际循环的指导。
b.利用T-s图分析循环较方便。
c.同时考虑q1和q2或T1m和T2m平均。
15
二.定压加热理想循环—Diesel cycle
v1
v2
v3
v2
t
1
q2 q1
q2 cV T4 T1
q1 cp T3 T2
t
1
T4
T3
T1 T2
指导改善
实际循环
2）分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际
损失的部位、大小、原因及改进办法。
2
三.分析动力循环的方法 1）第一定律分析法
以第一定律为基础，以能 量的数量守恒为立足点。
2）第二定律分析法 熵分析法
综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。
熵产 作功能力损失
用分析法
用损
用效率
与实际循环相当的内可逆循环的热效率。
相对热效率(relative thermal efficiency)， 反映该内部可逆循环因与高、低温热源 存在温差（外部不可逆）而造成的损失。
相对内部效率(internal engine efficiency)
反映内部摩擦引起的损失。
5
§10–2 活塞式内燃机实际循环的简化
MEP Wnet Vh
8
三.活塞式内燃机循环的简化 汽油机
9
柴油机
01 吸气 12 压缩 23 喷油、燃烧 34 燃烧 45 膨胀作功 50 排气
简化：引用空气标准假设
燃烧2-3等容吸热+3-4定压吸热
排气5-1等容放热
压缩、膨胀1-2及4-5等熵过程 吸、排气线重合、忽略
燃油质量忽略
燃气成分改变忽略
p5 p1
p4 p2
v4 v3
p3 p2
v4 v3
T5
T1
p5 p1
T5 T1
把T2、T3、T4和T5代入
两式相除，考虑到
t
1
T3
T5 T1
T2 T4
T3
t
1
1
1
1
141
讨论：
t
1
1
1
1
1
a) t b) t c) t
归纳：a.吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热
第十章 气体的动力循环 -- Gas power cycles
1
§10–1 分析动力循环的一般方法
一.分析动力循环的目的
在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的 经济性，寻求提高经济性的方向及途径。
二.分析动力循环的一般步骤 抽象、简化
1）实际循环（复杂不可逆）
可逆理论循环
分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径
T
T1
Wc
Wnet
T0
Wnet,act
4
s
i
wnet,act q1
wnet,act wnet wnet q1
wnet,act wnet
wnet wc
wc q1
i
wnet ,act q1
Tt
Toc
c
1
T0 T1
t
wnet q1
o
t c
T
wnet , act wnet
以燃气为高温热源，环境为低温热源时卡诺 循环的热效率。
1
T3
T5 T1
T2 T4
T3
12
利用、、表示t
1
1 2
有T2T1源自v1 v2T1 1
23
有
T3
T2
p3 p2
T1 1
34
有
T4
T3
v4 v3
T1 1
5 1
有
T5
T1
p5 p1
13
求 p5
p1 因 p1v1 p2v2
p5 v5 p4v4
p4 p3 v1 v5 v2 v3
10
§10–3 活塞式内燃机的理想循环
一.混合加热理想循环（dual combustion cycle） 1.p-v图及T-s图 12 等熵压缩；23 等容吸热； 34 定压吸热；45 等熵膨胀； 51 定容放热
特性参数：
压缩比—compression ratio v1
注意： p2
v2
p1