汽车发动机原理全套配套课件 3发动机的换气过程.ppt

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1、第三章发动机的换气过程第三章发动机的换气过程发动机的排气过程和进气过程的总和，统称为换气过程。换气过程的任务:是将缸内的废气排净，吸入尽可能多的新鲜工质。目录第一节四冲程发动机的换气过程第二节充量与充气效率第三节影响充气效率的因素第四节提高充气效率的措施一、换气过程发动机运行时，在如此短的换气时间内，要使排气干净，进气充足是比较困难的。为了增加气门开启时间，充分利用气流的流动惯性以及减少换气损失，改善换气过程，提高发动机性能。进、排气门一般都提前开启，迟后关闭，不受活塞行程的限制。整个换气过程超过两个冲程，约

2、占曲轴转角410°～490°。一、换气过程根据气体流动特点和进排气门运动规律，换气过程分为：自由排气阶段；强制排气阶段；进气过程阶段。强制排气进气过程自由排气一、换气过程从排气门在下止点前开始开启，到气缸内压力接近于排气管压力这个时期，称为自由排气阶段。如图3—1所示，气门开启时，气缸内压力较高(大于排气管压力2倍以上)，可利用废气自身的压力自行排出。此时，排气流处于超临界状态，流过排气门处的气体流速，等于在该处气体状态下的音速。其流量只决定于气门开启面积，并和气体状态有关，与排气门前后的压差无关。1．自由排

3、气阶段随着活塞的推移，缸内压力不断下降，当缸内压力与排气管压力之比为1．9以下时，排气流进入亚临界状态，排气量由气缸压力和排气管内的压力差来决定，压力差越大，排出的废气量越大。当到某一时刻，气缸内压力与排气管内压力相等时，自由排气阶段结束，一般在下止点后10。～30。曲轴转角。此阶段虽然历程较短，但废气流速很高，排出的废气量可达60％以上。1．自由排气阶段2．强制排气阶段这个阶段是由上行的活塞强制将废气推出。此时流速取决于气缸内外的压力差。压差越大，气流速度越大，但耗功也越多。排气门一般在上止点后10～35°

4、曲轴转角才关闭，这主要是因为在上止点附近，废气尚有一定流动能量，可利用气流惯性进一步排气，减少缸内残余废气量，同时还可以减少排气阻力。为了使新鲜空气充量更顺利地进入气缸，尽可能保证在活塞下行时有足够大的进气截面积，减小进气阻力，进气门一般在上止点前0～40°曲轴转角打开。为了利用高速气流的惯性，进气门通常在下止点后40～70°曲轴转角才关闭，以增加进气量。3．进气过程排气门的迟后关闭和进气门的提前开启，使得在上止点附近一定的曲轴转角范围内，存在着进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。气门叠开角一般为20～6

5、0度曲轴转角；增加新鲜空气充量；利用新气帮助清除废气，减少气缸中废气量；叠开角过大可能发生废气倒流入进气管中。4．气门叠开1、自由排气定义：从排气门打开到气缸压力接近排气管压力所对应的阶段。分段及详解前期（超临界排气）：Pb/Pr>1.9，废气以声速流经排气门口，与压差无干。C=（KRT）1/2，420-827°C时，500m/s-700m/s。中期（亚临界排气）：1.9>Pb/Pr>1，流速低于音速且取决于压差。结束阶段：Pb与Pr趋于一致，废气不能自由排出，需活塞上行推出废气。一、换气过程1.自由排气特点

6、排出废气量与工况（尤其是转速）无关仅取决于缸内状态及排气管阻力（结束标志为压力平衡）。时间极短但有近60％的废气在此阶段排出。2.强制排气定义：克服排气系统阻力活塞强制推出废气。一、换气过程3.进气过程定义：活塞下行、缸内容积增加、缸内压力下降、环境压力－缸内压力>进气系统阻力，吸入新鲜工质。特点：初期缸内容积增加、压差不足不进气，进气系统压力急剧下降。压力下降到压差>＝进气阻力后压力几乎不变。一、换气过程二、换气损失换气过程的损失包括：排气损失进气损失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

7、，气缸内压力到达大气压力之前，循环功的损失。它可分为：1)自由排气损失，是由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。2)强制排气损失，是活塞上行强制推出废气所消耗的功。1．排气损失随着排气提前角增大，自由排气损失增加，强制排气损失减小；如排气提前角减少，则强制排气损失增加。最有利的排气提前角应使自由排气损失与强制排气损失之和为最小。减少排气损失的主要措施：减小排气系统阻力排气门处的流动损失定义：进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失。与排气损失相比相对较小排气损失与进气损失之和，称为换气损

8、失。2．进气损失泵气损失定义：在实际换气过程中，由于工质流动时节流、摩擦等原因的存在，产生的能量损失，泵气损失又称为泵气过程功。这部分损失放在机械损失中加以考虑。第二节充量和充气效率充量即充气量，是指在进气过程中，充入气缸的新鲜空气或可燃混合气。每循环充量：每循环充量是指发动机在每一个循环的进气过程中，实际进入气缸的新鲜气体(空气或可燃混合气)的质量，即循环实际充量，用△m表示。单位时间充量：单位时