2第二章 发动机的换气过程

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1、汽车工程系ProcessinEngineExchangingGas本章学习目的：了解换气过程的情况，分析影响充气量的因素，寻找改善换气过程的途径。第一节四冲程发动机的换气过程第二节四冲程发动机的充量系数第三节提高发动机充量系数的措施}作业及复习题上止点下止点一、换气过程：}四冲程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期。约占410º~480º曲轴转角。p25}换气过程可分作自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。换气过程的作用:排除缸内废气充入尽可能多的新鲜工质功耗要少。思考换气过程

2、进行的好坏对发动机哪些性能有影响？1、自由排气阶段—--废气根据自身的压力自行排出从排气门打开到气缸压力接近了排气管压力的这个时期称为自由排气阶段1)超临界状态2)亚临界状态超临界状态自由排气阶段亚临界状态（1）超临界状态排气门开启时，缸内废气压力高（020.2~0.5Mpa），缸内压力与排气管压力之比＞1.9，排气流动处于超临界状态。（2）亚临界状态缸内压力与排气管内压力之比下降到1.9以下时，排气流动转入亚临界状态，废气流速降低。从排气门开始打开到下止点这段曲轴转角，称为排气提前角(一般为30°--

3、80°曲轴转角)思考为什么排气门是在活塞到达下止点之前开启？a.增加流通截面积，降低气缸压力；b.减少排气时所消耗的活塞推出功；c.高温废气的早排，还可以防止发动机过热。}自由排气阶段的特点排气量与转速无关，时间虽短，排除的废气量60%以上自由排气阶段结束的标志:缸内压力=排气管压力2、强制排气阶段-----废气是由活塞上行强制推出克服排气系统阻力，通过活塞强制排出废气亚临界状态从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角，称为排气迟闭角，一般为10°--35°曲轴转角。思考为什么排气门是在活塞到达上止点之后关

4、闭？a.减少活塞消耗功,利用缸内外压力差继续排气；b.利用惯性继续排气。3.进气过程是活塞下行，缸内容积增加，同时使缸内压力下降使得环境压力-缸内压力〉进气阻力，从而吸入新鲜工质。进气提前角：进气门一般在上止点前0°--40°曲轴转角开始打开。进气迟闭角：进气门一般在下止点后40°--70°曲轴转角才关闭。思考为什么进气门是在活塞到达上止点之前开启？增大进气通道截面，减少气阻。思考为什么进气门是在活塞到达下止点之后关闭？利用压差和惯性继续进气4、气门重叠排气门迟闭气门叠开进气门早开气门重叠的作用：通过同

5、时开启的进排气门用新鲜工质将残余废气清扫干净，这个过程为扫气过程。扫气过程的作用:清除残余废气，减少残余废气系数；减低高温零件的温度。气门重叠角以新鲜工质不进入排气管为原则}非增压发动机中，重叠角一般为20°--60°曲轴转角。}增压发动机重叠角一般为80°--160°曲轴转角思考为什么增压发动机气门重叠角大于非增压发动机?}可变气门VVT-I}i-VTEC}MIVEC}Valvetronic}DbDoublle-VANOS}双VVTV}VELAVS}Multiair思考气门重叠会不会产生废气倒流进气管

6、或新鲜工质随废气排出的现象？不会a.叠开时气门开度小，重叠时间极短；b.进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性；c.进气流有助于更好地排气。合理的配气相位是根据发动机的结构形式、转速等因素通过反复试验而确定的。结构不同，配气相位也不同。1、在发动机低速工作时减小气门提前开启角和迟后关闭角。2、在发动机高速工作时增大气门提前开启角和迟后关闭角。}自由排气—排气门早开}强制排气—排气门迟闭气门叠开进气门早开•进气进气门迟闭•燃烧室扫气通过本节的学习可以得知发动机的换气过程影响发动机的动力性、经济性和排放性

7、等。}定义定义::从排气门提前开启，直到进气行程开始、缸内压力到达大气压力之前,所损失的循环功。}构成:a.自由排气损失W：由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。b.强制排气损失Y：活塞上行强制推出废气所消耗的功。所以：最有利的排气提前角，必须是使（w+y）最小。}进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力面引起的功的损失，与排气损失相比进气损失较小。•合理调整配气定时，加大进气门的流通截面、正确设计进气管及进气道的流动路径以及降低活塞平均速度等，都会使进气损失减少。}排气气气损失与进气损失之和称为

8、换气损失(W十Y十X)。}泵气损失（X+Y-u）：在实功实际循环示功图中中把面积(x+y-u)相当的负功称为泵气损失。这部分损失放在机械损失中加以考虑。}换气的目的是尽量排净废气，最大限度充入新气，以完善燃烧，提高效率。}评价发动机的换气质量，可用充量系数(充量效率、容积效率)、残余废气系数来衡量。ηv}定义：内燃机每缸每循环实际进入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。进气状态：指空气滤清器后进气管内的气体