汽车发动机原理第六章换气过程与循环充量

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1、发动机原理第二篇动力输出与能量利用第六章换气过程与循环充量6.1四冲程发动机的换气过程换气过程图6.1换气过程中气缸压力、排气管内气体压力进排气门流通截面积的变化换气过程分期1.排气阶段1）自由排气阶段2）强制排气阶段3）惯性排气阶段2.进气阶段1）准备进气阶段2）正常进气阶段3）惯性进气阶段3.气门重叠和燃烧室扫气非增压发动机中，重叠角一般为20°～60°曲轴转角。增压柴油机重叠角一般为80°～160°曲轴转角换气损失1.排气损失——从排气门提前打开，直到进气行程开始，缸内压力到达大气压力前循环

2、功的损失自由排气损失强制排气损失图6.4排气门提前角和排气损失a—最合适b—过早c—过晚d—排气门面积过小2.进气损失由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压力低于进气管压力（非增压发动机中一般设为大气压力），称为进气损失—自由排气损失—强制排气损失—进气损失—泵气损失6.2四冲程发动机的充量系数充量系数的概念——每缸每循环实际吸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充量系数表达式的推导进气门关闭时气缸容积为排气门关闭时缸内工质的质量此时缸内工质的质量假定气缸排气门关闭

3、时关闭点体积为每循环充入气缸的新鲜混合气质量由空燃比的关系得进入气缸的混合气质量令则考虑到进、排气门迟闭，令则假定残余废气与新鲜充量的气体常数近似相等，应用气体状态方程式，代入上式，得充量系数与发动机功率、扭矩的关系将发动机的进气过程采用当时的大气状态，其理论充量为则每循环的实际充量为1kg燃油实际供给的空气量为实际充量为时供给的循环供油量为则每循环燃油燃烧放出的热量为每循环的指示功为平均指示压力为平均有效压力大气压力下，视为常数，、仅与燃烧有关，通常石油中、近乎不变，因此平均有效压力可表示为发动

4、机的有效功率为发动机扭矩可表示为影响充量系数的因素1.进气门关闭时缸内压力2．进气门关闭时缸内气体温度3.残余废气系数4.配气相位5.压缩比6.进气状态提高发动机充量系数措施1.降低进气系统的阻力1)减少进气门处的流动损失进气马赫数是进气门处气流平均速度与该处声速之比进气门处气流平均速度定义为实际进入气缸的新鲜空气与进气门有效时间截面值F(t)之比有效时间截面值F(t)小结增大气门相对通过面积，提高气门处流量系数以及合理的配气相位是限制M值，是提高充量系数的主要方法。增加气门的数目改进配气凸轮型线

5、改善气门处的流体动力性能，可以降低流动阻力2．减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力3.减少对进气充量的加热4.降低排气系统流通阻力5.合理选择进排气相位角6.谐振进气与可变进气歧管利用进气管的动态效应来提高充量系数压力波动的固有频率进气频率用q来表示波动次数，则有当q=1，2，…时，进气频率与压力波动频率合拍，下一次气门开启期间与负的压力波重合，使充气量减少。当q=，…时，下一次气门开启期间正好与正的压力波相重合，使充量系数增加结论：高速用短管；低速用长管6.3二冲程发动机的换气过程1.自由排气阶

6、段2.扫气阶段3.过后排气或过后充气阶段特点：1）换气时间短2）进排气过程同时进行3）扫气消耗功大4）HC排放高二冲程发动机的扫气方案二冲程发动机的扫气方案(a)横流扫气(b)回流扫气(c)直流扫气换气效果的评价（1）扫气效率（2）过量扫气系数各种扫气形式的扫气效率1—完全扫气2—直流式扫气3—回流式扫气4—横流式扫气影响扫气效率的因素1）扫气方式2）扫气压力3）行程缸径比4）转速5）扫气排气系统本章小结增大每循环或单位时间输入发动机的充气量是提高整机输出功率的直接而有效的方法充量系数及其影响因素

7、是发动机进、排气换气过程的基本原理和规律多气门进气系统结构和“可变”技术是目前较成熟的技术并在不断发展中谢谢！