热工基础与发动机原理 教学课件 作者 刘永峰 第3章.ppt

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1、热工基础与发动机原理北京建筑工程学院第3章发动机换气过程2学习目标：掌握四冲程、二冲程发动机缸内进气、排气过程机理,了解充量系数及其提高措施。掌握增压机理及其对换气的影响。了解排气再循环的作用及其对换气的影响。3重点：1.四冲程发动机缸内进气、排气过程机理。2.二冲程发动机缸内进气、排气过程机理。难点：换气过程损失，提高充气系数技术措施。3.1发动机换气过程发动机排出本循环的已燃气体和为下一循环吸人新鲜充量(空气或可燃混合气)的进排气过程。4根据换气过程气体流动和气门关闭特点，四冲程发动机和二冲程发动机换气过程不同，了解二冲程和四冲程发动机换气过程及其机理是

2、学习发动机工作原理重要部分。5四冲程发动机换气过程是指从排气门开启到进气门关闭的整个过程。四冲程发动机换气过程气缸中压力变化如右图所示换气过程可分为自由排气阶段、强制排气阶段、气门重叠阶段、充气阶段和惯性进气阶段五个阶段，如左图所示。6在四冲程发动机中，由于进气门早开和排气门延迟关闭，在上止点附近，存在着进排气门同时开启的一段时间，进、排门同时开启时间所对应的曲轴转角为气门重叠角，如右图所示。非增压发动机气门重叠角为10-75(°)CA；增压发动机气门重叠角相应增大，130-150(°)CA；7四冲程发动机理论循环与实际循环的换气功之差称为换气损失，换气损失

3、包括进气损失和排气损失。自然吸气与增压条件下的换气损失示意图如下。图中：排气门早开造成的膨胀功损失(W)，活塞要消耗一定的功来推出缸内废气(推出功损失X)，发动机还要消耗一定的功来克服吸气时因缸内真空度所形成的阻力(吸气功损失Y)。8二冲程发动机换气过程是指在膨胀过程后期排气口打开，活塞向下运动到某一位置后，扫气口打开，新鲜充量进入气缸，强迫废气流出，活塞由下止点向上止点运动，依次将扫气口和排气口关闭。换气过程可三个时期:先期排气期、扫气时期和后期排气期，如图a,b,c,所示。9(1)扫气效率(2)进气效率(3)充气效率(4)充气比10换气可分为横流换气型、

4、回流换气型和直流换气型等三种形式。横流扫气回流扫气直流换气113.2空气运动1.进气涡流涡流是指绕气缸或燃烧室轴线所作的有组织旋转运动的气流运动,包括偏心涡流和涡流燃烧室内的涡流。2.进气湍流湍流是一种具有不规则性、有旋性、三维性和扩散性的不定常的复杂气流运动。湍流可分为两大类，即气流流过固体表面时产生的壁面湍流和同一流体不同流速层之间产生的自由湍流，发动机中的湍流主要是自由湍流12(1)理论涡流比Ω(2)速度比Rv(3)Ricardo涡流比13(1)Ricardo涡流比:(2)流量系数ak(3)涡流比Cu/CaLD为发动机的形状因子Cu为空气在气缸中旋转的

5、平均切向速度，Ca代表空气在气缸中的平均轴向速度。14(1)充气系数c(2)余气系数发动机转速n发动机负荷进排气阻力影响充气系数的主要因素：3.3换气性能指标及影响因素15(1)对充气系数c影响(2)可变气门技术3.4可变配气正时16(3)发展历程(4)技术手段17(1)增压器结构离心式压气机简图径流式涡轮3.5增压换气特征18可变截面涡轮增压器(VGT)过量空气系数随叶片转角的变化19废气再循环废气再循环EGR率保证发动机动力性不降低的前提下,根据发动机的温度及负荷大小将发动机排出的废气的一部份再送回进气管，和新鲜空气或新鲜混合气混合后，再次进入气缸参

6、加燃烧,使燃烧反应的速度减慢,(Exhaustgasrecirculation)简称EGR3.6废气再循环的影响20内部EGR系统内部EGR的工作范围空燃比与化学计量空燃比的比值谢谢大家!