发动机换气过程新课件.ppt

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1、第二章发动机的换气过程第二章发动机的换气过程发动机的换气过程包括：排气过程和进气过程，主要作用是排除缸内废气并充入尽可能多的新鲜工质。第一节四行程发动机的换气过程一、换气过程从排气门开启直到进气门关闭的整个时期，约占410-480度曲轴转角。换气过程分为：自由排气、强制排气、进气和气门叠开四个阶段。排气门一般在膨胀行程到达下止点前的某一曲轴转角位置提前打开。1、自由排气阶段A（早开30-80°）从排气门打开到气缸压力接近排气管压力的这一个时期。排气门刚开启时，气缸内压力较高0.2-0.5MPa，不但对活塞做功，废气还可以自由排出到缸外。超临界排气C排气门开p=1.9p

2、’在气阀最小截面处,气体流速等于该地声速。当排气温度为700-1000K时，声速可达500-700m/s。其流量与压差（p-p’）无关,只决定于排气门有效开启面积和缸内气体状态,与转速无关。当p=1.9p’后，直到排气门闭，排气进入亚临界状态，此时废气流量取决于压差（p-p’）。C——超临界排气D——亚临界排气A——自由排气B——强制排气当发动机转速提高后，需要增大排气提前角。原因：排气初期为超临界排气阶段，该排气阶段废气流量与转速无关，但当n增大后，发动机转过相同曲轴转角所需要的时间减小。此时若不增大排气提前角，则发动机超临界排气阶段的时间减小，排气量小，导致气缸压力

3、下降慢，增加了下一阶段的排气功消耗。发动机转速提高后，排气提前角增大？减小？为什么？2强制排气阶段p=p’开始到排气结束。（下止点-上止点）靠活塞上行将废气挤出气缸。排气迟闭角（排气门晚闭10~35°）①利用排气管内废气流动惯性从气缸内抽吸部分废气，实现过后排气；②避免排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力增加。3、进气过程一般进气门早开0-40°，来保证活塞下行时有足够大的开启面积，新鲜工质顺利流入气缸。进气门迟闭，以充分利用进气气流的惯性，在下止点后继续充气，来增加进气量。一般进气门迟闭角为下止点后40-70°曲轴转角。4、气门叠开气门叠开——由于进气门早开和排气门

4、迟闭，存在进排气门同时开着的现象。此时，排气管和进器管互通，可以利用气流的压差、惯性和进排气管的压力波，清除废气，增加进气量，降低高温零件的温度，但不能产生废气倒流。气门叠开将导致：如果进气管压力大于排气管压力，新鲜充量在正向压力差的作用下流入气缸，与缸内残余废气进行混合后，部分可以直接排入排气管中。一方面，有利于扫除缸内的残余废气，增加气缸充量，达到扫气目的；另一方面，又可以降低燃烧室内气缸盖、排气门、活塞顶、缸套的温度。尽管带走的热量不多，但对于这些受热严重且冷却困难的关键零件，其效果却是显著的。内燃机的型式不同，气门叠开角的大小也有所差异。1）对于点燃式内燃机而言

5、，由于它是采用节气门来调节内燃机的功率，进气管内压力总是低于大气压，特别是在小开度时更是如此。叠开角过大时高温废气有可能倒流进入进气管乃至燃料供应系统中，引起进气管回火同时，由于新鲜充量中含有燃料，利用新鲜充量进行扫气将导致燃料的损失以及未燃碳氢排放物的增加，因此，这类内燃机的气门叠开角一般都是比较小的。2）在非增压柴油机中，其进气管内压力始终接近大气压力，因此可以允许采用较大的气门叠开角，增强扫气效果，以达到提高内燃机在常用转速范围内充量质量的目的。统计显示，一般非增压柴油机的气门叠开角在20º-80º(CA)范围内。3）对于机械增压柴油机，由于进、排气压差大，且过多

6、的扫气会加重压气机的负担而使机械效率降低，故其叠开角一般取较小值；4）对于涡轮增压柴油机，由于进、排气压差小，叠开角可取较大的值。但是，过大的叠开角可能会排气门与活塞发生相撞，活塞上的避气门坑相应地要加深，从而直接影响燃烧空气体运动的合理组织以及压缩比的大小。而且，过多的扫气空气也会加重涡轮增压器的负担。二、换气损失换气损失----是由排气损失和进气损失两部分组成.1、排气损失排气损失-----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前循环功的损失。分为：自由排气损失和强制排气损失。自由排气损失（膨胀损失功）——它是因排气门提前打开，引起的膨胀功减少W强制

7、排气损失——它是由活塞将废气推出所消耗的功Y随着排气门提前角的增大，自由排气损失增大W，而强制排气损失减小。因此，最有力的提前角应使W+Y最小当发动机转速提高，而排气时间缩短，自由排气阶段（按曲轴转角）延长，为减少排气损失，不得不加大排气提前角。减少排气损失的措施：减少排气系统阻力和排气门处的流动损失。2进气损失X进气损失——由于进气系统的阻力，气缸内压力低于进气管压力所损失的功X换气损失：Y+X+W上次课主要内容：影响机械损失的因素发动机的热平衡（实际循环与理论循环的示功图差别）换气过程、配气定时图；换气损失（进气损失和排气损失）；第二