第二章 发动机的换气过程.ppt

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1、第二章发动机的换气过程本章要求：了解：充气系数及其影响因素。理解：四冲程发动机的配气相位及换气损失。掌握：四冲程发动机的换气过程和提高充量的措施。第1节四行程发动机的换气过程一、换气过程分4个阶段：自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气阶段。换气过程是排气过程和进气过程的通称；包括从排气门开启直到进气门关闭的整个时期；约占410～480°曲轴转角。尽可能多地排出废气、吸入尽量多的新鲜工质,同时功耗要小。换气过程进行的完善程度是提高发动机动力性的重要因素。定义：换气过程的任务：换气过程中气缸内压力P和排气

2、管内压力Pr的变化关系1、自由排气阶段从排气门打开到气缸压力接近于排气管压力的过程称为自由排气阶段。1）排气门提前开启：迅速降低气缸压力，同时保证活塞到达下止点之前具有较大开度，减少排气推动功。（一般提前角为30°～80°CA）。2）超临界：当时，废气将以当地声速排出，气缸压力迅速下降；此时，其排气速度仅与气缸气体状态和气门开度有关，而与排气管内压力无关。特点：排气门提前与迟闭迟闭角提前角排气门开转速升高，自由排气在下止点后拖延时间就越长，使活塞上行时推动功增大。因此，转速越高，排气提前角也应越大。排

3、除的废气量占60%～70%。2、强制排气阶段自由排气结束后，废气在活塞上行过程中被强制推出，称为强制排气阶段。1）气缸平均压力略高于排气管压力：压差大小取决于排气系统阻力，阻力越大，压差越大，耗功也就越多。特点：3）提前角的选择：4）排气量：一是避免产生大的节流作用，降低排气耗功和残余废气量；二是利用气流惯性继续排气。2）排气门迟闭：3）迟闭角的选择：（1）转速升高，气流惯性大，迟闭角也应增大；思考：什么时候是最佳气门关闭时刻？（2）迟闭角不宜过大，否则低速时废气会倒流入气缸。（排气气流停止流动）一般

4、排气门迟闭角为10°～35°（增压发动机常利用进气气流扫除废气，迟闭角通常较大，约55°～65°）。迟闭角提前角排气门开排气门提前与迟闭3、进气过程从进气门打开到进气门关闭的全过程称为进气过程。1）进气门提前开启：保证活塞下行时气门具有较大的流通截面积（一般提前角为10°～40°CA）。特点：提前角迟闭角进气门开进气门提前与迟闭2）进气门迟闭：充分利用气流惯性继续充气（一般迟闭角为40°～70°CA）。3）迟闭角的选择：（1）转速升高，气流惯性大，迟闭角也应增大；（2）迟闭角不宜过大，否则低速时部分新

5、鲜工质会被压出气缸，不仅影响发动机动力性，柴油机还会因此起动困难。4、气门重叠与燃烧室扫气由于进气门提前打开和排气门推迟关闭，因而存在着进、排气门同时开始，称为气门重叠。进气提前进气迟闭四冲程发动机配气相位排气迟闭排气提前由于进、排气管路、气缸相通，可以利用进气气流扫除气缸内残余废气，从而增加进气量。1）燃烧室扫气：进气提前排气迟闭四冲程发动机配气相位排气迟闭排气提前重叠角大，扫气效果好，零件（如排气门）热负荷低。2）重叠角对柴油机的影响：重叠角过大，气门易碰活塞，使得活塞上气门凹坑过深，破坏了进气涡

6、流和燃烧，同时加重增压器的负担。一般柴油机为20～50°CA，增压柴油机为80°～50°CA。大多数汽油机吸入的新鲜工质是可燃混合气，过大重叠角，会加重燃料损失。因此，汽油机重叠角的选择以新鲜工质不流出排气门为原则。3）重叠角对汽油机的影响：思考：转速变化时，气门重叠角应如何调整？二、排气损失：四行程发动机的换气损失从排气门打开到进气行程开始，缸内压力达到大气压为止的循环损失功称为排气损失。W-提前排气损失；Y-强制排气损失。排气损失特点：PVP0cbad排气提前与排气损失1）排气提前角增大，自由排气

7、损失W增大，而强制排气损失Y减少，最佳提前角应使W+Y最小。2）排气门截面积小、转速高，自由排气对应的曲轴转角变大，排气损失增大，故应加大提前角。思考：怎么减少排气损失？（降低排气系统阻力和排气门处流动损失）三、进气损失：进气过程中，由于进气系统阻力，使气缸压力低于进气管压力所造成的损失称为进气损失。四行程发动机的换气损失X--进气损失；Y+X+W--换气损失；进气损失主要取决于进气系统的阻力，合理安排配气正时，增大气门流通截面积，合理设计气道，降低活塞平均运动速度可减少进气损失。第2节四行程发动机的

8、充量系数对非增压发动机，进气状态指空气滤清器后进气管内的气体状态。对增压发动机，指压气机后进气管内的气体状态。一、充量系数φC：定义：实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论充满气缸工作容积的空气质量之比，也称充量效率或容积效率。式中：为实际吸入的新鲜空气质量；为实际吸入的新鲜空气在进气状态下的体积；为进气状态下理论充满气缸的工作容积的空气质量；为气缸工作容积。定义：进气过程结束时气缸内残余废气质量与进入气缸的新鲜空气质量之比。二、废气残余系数γ：式中