连续燃烧分缸工作型发动机理论热力循环分析

摘要

连续燃烧分缸工作型发动机因其热效率及功率密度高,振动及噪声小,未来将在小型无人机及鱼雷上具有很好的应用前景。该型发动机将压缩、燃烧和膨胀过程分缸进行,同时使用进气掺水、不等缸径、回热器和连续外燃技术,被认为具有极高的热功转换潜力,但目前缺乏对其热力循环的研究,导致在发动机设计过程中缺乏理论指导。将发动机各工作阶段等效为定温压缩、定容加热、定熵膨胀、排气放热与回热共5个工作过程,构建出新型理论热力循环并推导出指示热效率公式。研究结果表明:指示热效率主要由工质热物性、压缩比、膨胀比和回热率决定,增大压缩比或降低膨胀比均可提升指示热效率;应用定温压缩后可扩大回热温差,提升指示热效率,同时还可保持较低的缸内温度和压力;该型发动机热效率及可靠性较传统汽油机、柴油机具有显著优势,发动机指示热效率可达65%以上。