一、理论循环种类
根据对燃烧过程即加热方式的不同假设，可以得到发动机三种基本理论循环，分别是定容加热循环和定压加热循环、混合加热循环。
1.定容加热循环（图1.1）
图1.1 定容加热循环
a→c绝热压缩；c→z定容加热；z→b绝热膨胀；b→a定容放热
循环加入气缸中的热量是在定容情况下加入的。定容加热循环的热效率随压缩比和指数的增大而增大，平均压力随压缩始点压力等的增大而增大。
2.定压加热循环（图1.2）
低速柴油发动机和空气喷射式柴油发动机的工作过程均近似于定压加热循环。它与定容加热循环的不同之处在于其加热过程是在定压条件下进行的。受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点后压力基本一定的情况下燃烧。
3.混合加热循环（图1.3）
循环加入气缸中的热量分为两部分：一部分是在定容情况下加入；另一部分是在等压情况下加入。混合加热循环的燃烧过程基本上由定容燃烧和定压燃烧两个阶段组成。
图1.2 定压加热循环
a→c绝热压缩；c→z定压加热；z→b绝热膨胀；b→a定容放热
图1.3 混合加热循环
a→c绝热压缩；c→z′定容加热；z′→z定压加热；z→b绝热膨胀；b→a定容放热
习惯上的处理方式为：汽油机混合气燃烧迅速，近似为定容加热循环；高增压和低速大型柴油机由于受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点以后燃烧，燃烧时气缸压力变化不显著，所以近似为定压加热循环；高速柴油机介于两者之间，其燃烧过程视为定容、定压加热的组合，近似为混合加热循环。
对混合加热循环及其两个极端情况（即定容加热循环和定压加热循环）进行对比分析，有利于准确、全面地理解理论循环及其影响因素的物理实质，因此，发动机的理论循环分析传统上就是指这三种循环的对比分析。
二、评定指标
评定理论循环采用循环热效率ηt和循环平均压力pt。
1.循环热效率——评定循环的经济性
式中 W——循环所做的功（J）；
Q1——循环加热量（J）；
Q2——循环放出的热量（J）。
混合加热循环热效率为：
式中 εc——压缩比，εc=Va/Vc=（Vs+Vc）/Vc=1+Vs/Vc，其中Va为气缸总容积，Vc为气缸压缩容积，Vs为气缸工作容积；
λp——压力升高比，λp=pz/pc；
ρ0——初始膨胀比，ρ0=Vz/V′z；
k——等熵指数。(www.xing528.com)
定容加热循环（ρ0=1）热效率为：
定压加热循环（λp=1）热效率为：
由上述公式可见，影响ηt的因素如下所述。
1）压缩比εc
随着压缩比的增大，三种循环的ηt都提高，因为提高了εc，所以可以提高循环平均吸热温度、降低循环平均放热温度、扩大循环温差、增大膨胀比，如图1.4所示。图1.5所示为定容加热循环热效率随压缩比变化的情况，在εc较低时，随着εc的提高，ηt增长得很快；在εc较大时，若再增加εc，则ηt变化不大。
图1.4 最高温度相同时，提高压缩比εc对循环的影响
图1.5 定容加热循环热效率ηt与压缩比εc的关系
2）等熵指数k
等熵指数k对ηt的影响如图1.6所示，随k值增大，ηt将提高。k值取决于工质的性质，双原子气体k=1.4，多原子气体k=1.33。
图1.6 ηt与k、εc的关系
3）压力升高比λp
在混合加热循环中，当循环总加热量Q1和εc不变时，λp增大，则ρ0减小，即平均膨胀比Vb/[（Vz-V′z）/2]增加，图1.7中从z-b变到z′-b′，相应的Q2减少，ηt提高。
4）初始膨胀比ρ0
在定压加热循环中，随着加热量Q1的增加，ρ0值加大，若εc保持不变，由式（1-3）可知，因平均膨胀比减小，放出的热量Q2增加，ηt下降，在混合加热循环中，当循环总加热量Q1和εc保持不变时，ρ0值增大，这意味着定压加热部分增大（图1.7）；同样，ηt下降。
2.循环平均压力——评定循环的做功能力
pt（kPa）是单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力，其计算公式为：
式中 W——循环所做的功（J）；
图1.7 λp、ρ0对ηt、pt的影响
Vs——气缸的工作容积（L）。
混合加热循环的平均压力为：
式中 pde——进气终点的压力（kPa）。
定容加热循环的平均压力为：
定压加热循环的平均压力为：
可见，pt随进气终点压力pde、压缩比εc、压力升高比λp、初始膨胀比ρ0、等熵指数k和循环热效率ηt的增加而增加。
在混合加热循环中，如果循环加热量Q1不变，增加ρ0即减少λp，定压加热部分增加，而定容加热部分减少，ηt下降，因而pt也降低。
理论上，能够提高发动机理论循环热效率和平均压力的措施往往受到发动机实际工作条件的限制。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
