第4章内燃机的充量根换

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1、内燃机的充量更换自由排气阶段：内燃机的排气门往往在膨胀行程到达末期前，即活塞达到下止点前的某一位置提前开启，称排气提前。排气提前角30—80°C从排气门开启到气缸压力达到排气背压的时期，称自由排气阶段。自由排气阶段中排出的废气量与内燃机的转速无关，在高速时，同样的排气时间对应的曲轴转角将大为增加。为使气缸的压力及时下降，必须增大排气提前角，否则将使排气自由阶段延长、排气消耗功增加。自由排气阶段排出的废气量可达60％以上，一般持续到下止点10—30°结束。强制排气阶段：自由排气结束后，气缸内的废气将被上行活塞强制推出，直到排气门关闭，这一过程就是强制排气阶段。随着活塞的上行，排

2、气门流通截面开始逐渐减小，气体流经气门的节流作用加强，在上止点附近，气缸压力再次升高，排气所消耗的功与缸内的残余废气量都增加了，对于换气与燃烧过程都不利，因此，排气门不允许在活塞到达上止点时关闭，应在上止点后一定角度关闭，这就是排气迟闭。排气迟闭期间，可以利用缸内气体流动惯性从缸内抽吸部分废气，实现过后排气。过大的排气迟闭会导致废气倒流。废气从气缸流出的流动过程刚刚停止时，就是理想的排气门关闭时刻。排气迟闭角10—70°。进气过程：进气门一般也在上止点前提前开启，进气提前角10—40°到进气终了时，一部分充量的动能转变为压力能，另一部分动能由于涡流和湍流而转变为热能，从而加热

3、进气，新鲜充量的温度与压力都有所提高。为了利用在吸气过程中形成的进气管内气流的流动惯性，实现气缸的过后充气，进气门不在下止点关闭，而是在下止点过后的一定角度时延迟关闭。有可能使得进气终了时，缸内压力等于或略高于进气管压力。进气迟闭角20—60°。过大的迟闭角会使低速时发生缸内气体到流进入进气管的现象，会影响有效压缩比，影响压缩终了温度，使发动机的冷启动困难。对点燃内燃机来说，由于它是采用节气门来调节内燃机的功率，进气管内压力总是低于大气压，特别是在小开度时更是如此，叠开角过大时高温废气有可能到流进入进气管乃至燃料的供应系统中，引起进气管回火，同时由于新鲜充量中含有燃料，利用新

4、鲜充量进行扫气，将导致燃料的损失以及未燃碳氢排放物的增加，这类内燃机的气门叠开角较小。排气损失：从排气门提前开启，直到吸气行程开始、气缸内压力达到或接近进气管压力之前，在此阶段所损失的功称为排气损失。分为膨胀损失和推出损失。排气提前角增大，膨胀损失增加，推出损失功减小，最有利的排气提前角应当是使两者损失之和为最小。发动机转速增高，膨胀损失增加的幅度远远小于推出损失的增加，两者之和呈现增加的趋势。进气损失：进气损失不仅体现在进气过程所消耗的功上，更重要的是体现在进气过程中所吸入新鲜充量的多少上，前者对内燃机的热效率和功率影响不大，后者对内燃机性能有很大影响采用两进、两排的气门结

5、构后，进气门面积之和可以达到气缸面积的30％，比两气门提高30％--50％，采用顶置凸轮轴4气门技术，可以使发动机的功率提高15％--30％，转矩增大5％—10％。采用可变进气系统技术：比较理想的配气机构应满足以下要求：1、低速时，采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程，防止出现缸内新鲜充量向进气系统的倒流，以便增加转矩，提高燃油经济性。2、高速时应具有较大的气门升程和进气门迟闭角，以最大限度地减小流动阻力，充分利用过后充气，提高充量系数，以满足动力性要求。3、配合以上变化，对进气门从开启到关闭的持续期（又称作用角）也应进行调整，以实现最佳的进气定时。理想的气门定时应当是根据

6、发动机的工作情况及时作出调整，具有一定的灵活性可变凸轮机构：通过两套凸轮或摇臂来实现的，在高速时采用高速凸轮，其升程与作用角较大，低速时切换到低速凸轮，升程与作用角较小。发动机的性能与传统的配气机构性能比较，低速转矩和高速动力性都得到改善。可变气门定时：对于DOHC系统而言，进、排气门是分别通过两根凸轮轴直接驱动，可以通过一套特殊的机构将进气凸轮轴按要求转过一定的角度，从而达到改变进气相位的目的。具体可分为：分级可变与连续可变两种。调节范围最高可达60°C。采用VVT技术可以使发动机的低速转矩得到较大幅度的改善。采用可变进气系统，充分利用进气谐振的效果，达到高速与低速性能的最

7、优化，比较常见的进气系统是通过改变进气管的长度或流通截面的方式来实现。在低速时控制阀保持关闭状态，气体从主气道流入发动机中，高速时控制阀打开，气体从主、副两个气道同时流入气缸中。控制阀关闭时，相当于进气管流通截面减小，相应提高了低速充量系数。降低排气系统的流动阻力：降低排气系统的阻力，可以使缸内的残余废气压力下降，减少残余废气系数，有利于提高充量系数，减少泵气损失，提高指示效率，排气系统的设计目标：降低排气背压，减小排气噪音。良好的歧管流型与结构有利于降低整个流动阻力，对于高速多缸发动机，为避免排气压力