发动机原理与汽车理论 第2章 发动机的换气过程

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1、第二章发动机的换气过程第一节四冲程发动机的换气过程第二节影响换气过程的因素第三节换气过程对发动机性能的影响第四节改善换气过程的措施第五节发动机的进气控制第六节发动机的进气增压第一节四冲程发动机的换气过程一、换气过程二、换气损失三、换气过程的评定指标一、换气过程四冲程发动机的换气过程是指上一循环排气门开启到下一循环进气门完全关闭的整个过程。换气过程分为自由排气、强制排气和进气过程三个阶段。换气过程自由排气强制排气进气、扫气自由排气自由排气阶段：从排气门开启，到汽缸内压力接近排气管内压力这段时间。1.超临界状态排气量只取决

2、于排气门的开度、气体状态等，与排气门前后的压力差无关。2.亚临界状态排气量只取决于排气门的开度和排气门前后的压力差。排出的废气量可达排气总量的60%以上。排气门应该在活塞到达下止点前提前开启（减小排气阻力）。强制排气强制排气阶段：自由排气阶段结束后，汽缸内的废气被上行的活塞强制推出，直到排气门关闭。废气的流动状态仍处于亚临界状态。排气门应该在活塞到达上止点后不久才关闭（减少残余废气量和减小排气阻力）。进气、扫气进气过程：指活塞到达上止点前，进气门开始开启到进气门完全关闭的这段时间。进气提前角(减小进气阻力）、进气迟后角

3、（增加进气量和减小进气阻力）进气门关闭时，汽缸内的压力接近或略高于大气压。气门叠开：在排气行程上止点附近存在着进、排气门同时开启的现象。扫气过程：利用新鲜空气或混合气进一步扫除缸内废气。同时降低了燃烧室内热区零件的温度。叠开角过大、过小都不好。二、换气损失1.排气损失：从排气门提前打开到进气过程开始后，汽缸压力接近或达到大气压力之前所产生的损失功。它包括提前排气损失和强制排气损失(两者受排气提前角影响，最佳的排气提前角是排气损失最小）。最佳排气提前角随转速提高而增大。2.进气损失：进气损失一方面使进气过程消耗了功；另一

4、方面影响到进气过程中吸入新鲜充量的多少，这对发动机的性能影响很大。3.泵气损失:三、换气过程的评定指标一般用残余废气系数和充气效率来评定。残余废气系数（r)：发动机每循环进气终了时，汽缸内的残余废气量与实际充气量的比值。残余废气系数主要用来比较排量不同的发动机残余废气量的多少，评定发动机换气过程进行的好坏。充气效率充气效率（ην）:指发动机每一工作循环的实际充气量m与理论充气量m0（进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜气体数量)的比值。充气效率不受汽缸工作容积的影响。当汽缸工作容积一定时，充气效率越高，说明进气越充分，每循

5、环的实际充量越多，发动机的动力性好。第二节影响换气过程的因素一、影响充气效率的因素二、影响残余废气系数的因素一、影响充气效率的因素1.进气终了的压力和温度2.排气终了的压力和温度3.大气压力和温度4.压缩比5.配气相位结论结论进气终了压力提高，充气效率提高。进气终了温度提高，充气效率下降。排气终了压力提高，充气效率下降。排气终了温度变化对充气效率影响不大。大气压力降低、大气温度升高，充气效率提高。压缩比提高，充气效率提高。配气相位：进、排气迟后角过大或过小，充气效率降低。二、残余废气系数的影响因素进气终了压力提高和温度

6、降低，残余废气系数减小。排气终了的压力提高和温度降低，残余废气系数增大。压缩比提高，残余废气系数减小。合适的配气相位，残余废气系数减小。第三节换气过程对发动机性能影响充气效率、指示热效率、机械效率三者并称为发动机的三大效率。一、理论空气量和过量空气系数二、三大效率与发动机功率和转矩的关系理论空气量和过量空气系数1．理论空气量：指1kg的燃料完全燃烧时所需的最低空气量。(汽油：14.7；柴油:14.5)2．过量空气系数：指燃烧1kg燃料实际供给的空气量L与理论空气量L0的比值。φat＞1稀混合气；φat＜1浓混合气；φa

7、t=1理论（标准）混合气。三大效率与发动机功率和转矩的关系式中：K1、K2——对一定的发动机为比例常数。且K2=9550K1。影响发动机动力性指标（Pe和Me）的参数主要有：过量空气系数、充气效率、指示热效率和机械效率。提高充气效率是提高发动机动力性的重要措施之一。第四节改善换气过程的措施一、减小进气阻力二、减小排气阻力三、降低进气温度四、合理选择配气相位一、减小进气阻力1．减小进气门处的阻力系数：加大进气门直径:采用多气门结构:适当增加进气门升程:改进配气凸轮线型；适当降低活塞运行速度:减小活塞行程。2．减小空气滤清

8、器的阻力系数：定期维护、适时更换。3．减小进气管道的阻力系数：尽可能采用圆形截面、增大进气道尺寸、减小弯道和流通截面变化、采用进气控制系统。二、减小排气阻力1.减小排气门处的阻力：采用加大排气门升程或多排气门结构。2.减小排气管道的阻力：应采用渐扩型，保证排出的气体充分膨胀，降低汽缸与排气管内的压力差，使汽缸压力迅速下降。三、降低