汽车性能与使用技术 刁立福 第1章.ppt

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1、第1章汽车发动机工作过程与性能评定第一节汽车发动机换气过程四行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。换气过程包括排气过程和进气过程，换气过程的任务排除废气、充入尽可能多的新鲜工质（新鲜混合气或空气）[排得净，进得多]固定的配气相位只对一种转速有利。为此，目前轿车上，安装有可变进气系统、可变配气机构（改变相位角、气门升程）或者进气增压系统。一、四行程发动机的换气过程（1）自由排气阶段从排气门在下止点前开启到气缸内压力接近排气管内压力的这一时期，称为自由排气阶段。从排气门开启

2、到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角，一般为40º～80º曲轴转角。由于配气机构惯性力的限制，气门开启与关闭不能太快，需要一定时间，如果活塞到下止点时排气门才开始开启，在开启初期开度极小，废气不能通畅流出，气缸内压力下降缓慢，不能实现充分排气，而且在活塞向上止点回行时会形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功。为此，排气门必须在下止点前开启（图1-1中b′点）。自由排气阶段气体的流动分为超临界状态和亚临界状态。（2）强制排气阶段在这一阶段，气缸内的废气是由活塞上行强制推出。因为要克服排气门、排气道处的阻力，气缸内平

3、均压力比排气管平均压力一般高出10kPa左右。气体的流速越高，此压差越大，消耗的功越多。为了减少排气节流和利用高速气流的惯性排除废气，排气门应在活塞过了上止点后才关闭。从上止点到排气门关闭这段曲轴转角，称为排气迟闭角，一般为10º～30º曲轴转角。（3）进气阶段为保证活塞下行时进气门有足够大的开启面积、新鲜工质顺利流入气缸，进气门也要提前开启，一般为进气提前角为0º～40º曲轴转角。进气门也需在活塞到达下止点后关闭，这样便可利用高速气流的惯性，在上止点后继续进气。而且发动机转速愈高，进气流速愈大，进气门应愈迟关闭。进气迟闭角

4、，一般为40º～80º曲轴转角。将进排气门开闭角度以及相对上下止点的位置画出，称为配气定时图二、四行程发动机的换气损失(1)排气损失排气损失是从排气门提前打开，直到进气行程开始，气缸内压力到达大气压力之前，循环功的损失。它可分为：自由排气损失（图1-3中面积W），是由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。强制排气损失（图1-3中面积Y），是由于活塞上行强制推出废气所消耗的功。(2)进气损失进气损失主要是进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失。如图1-3中面积X所示。它与排气损失相比相对较小。排气损失与进气损失之和称为换

5、气损失，即图中面积(W+Y+X)。在实际循环示功图中把面积(X+Y-d)相当的负功，称为泵气损失。由于测量上的原因，泵气损失放在机械损失中考虑，而将（W+d）放入热效率中考虑。三、发动机的充气系数充气系数（充气效率）概念充气系数（充气效率）是实际进入气缸的新鲜工质的量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质的量的比值。式中m1、V1—实际进入气缸的新鲜工质的质量、体积（进气状态）；ms、Vs—进气状态下充满工作容积的新鲜工质的质量、气缸工作容积。式中：Ta、Pa——进气终了时的气体温度和压力；Ts、Ps——进气状态的温度和压力

6、；——残余废气系数，即进气过程结束时气缸内残余废气量与气缸内新鲜充量的比值；——压缩比。充气系数总是小于1，可以用来评价不同排量发动机的换气过程的好坏。数值越大，换气过程越完善。影响充气系数的主要因素：1．进气终了时的压力PaPa对有重要影响，Pa愈高，值愈大Pa=Ps-△Pa式中，△pa为气体流动时，克服进气系统阻力而引起的压降(kPa)。一般可写成△式中——管道阻力系数；——进气状态下气体的密度；v——管道内气体的流速（m/s）。可见，△pa主要取决于各段管道的阻力系数和气体流速。若大、v高时，△pa增加，使Pa下降。2

7、．进气终了的温度进气终了的温度Ta高于进气状态温度。引起Ta升高的原因是:1）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热。2）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。3）在化油器式汽油机上，为了使液体燃料在进气管中蒸发，以便均匀地与空气混合而进入气缸，一般都采用废气或冷却水热量对进气管加热，故空气经过进气管时受热而温度升高。措施：将高温排气管与进气管分置于气缸两侧，控制进气预热，适当加大气门叠开角等，均有利于降低Ta。转速和负荷对Ta的影响1）转速：当负荷不变而转速增加时，由于新鲜工质与缸壁等接触时间短，传热量少，所以Ta稍有下降

8、。2）负荷：当转速不变而增加发动机负荷时，缸壁等零件温度升高，Ta有所上升。3.残余废气系数1）增加，降低，燃烧恶化，油耗、排放增加，2）压缩比提高，残余废气系数减小。3）排气压力高，废气多，充气效率降低。4）排气系统阻力大，排气压力高，废气多。4.配气定时由的计算公式可见，由于进气门迟闭