发动机原理林学东版-第3章发动机的换气过程ppt课件.ppt

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1、第三章发动机的换气过程换气过程：从排气门开启到进气门关闭的整个过程。包括排出本循环已燃废气过程和为下一循环吸入新鲜充量的进气过程。换气过程的作用:排除缸内废气并充入尽可能多的新鲜工质,同时功耗要少。换气过程对性能的影响影响发动机的动力性、经济性、排放等主要内容第一节四冲程发动机换气过程第二节充气效率及影响因素第三节提高充气效率的措施第四节增压技术第五节废气再循环（EGR）系统§3-1四冲程发动机换气过程自由排气强制排气进气气门叠开换气过程基本任务：尽可能排净废气，充入更多新鲜气体。实际上：进排气系统存在流动损失，发动机结构上压

2、缩容积的存在。一、排气过程从排气门开启到排气门关闭的过程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—--废气根据自身的压力自行排出从排气门打开到气缸压力接近了排气管压力的这个时期称为自由排气阶段1)超临界状态2)亚临界状态超临界流动状特点：流出速度高，排量达（60-70）%，伴随有特殊刺耳的噪声。从排气门开始打开到下止点这段曲轴转角，称为排气提前角(一般为30°--80°曲轴转角)当气缸压力与排气背压之比大于临界值时，缸内气体以当地声速排出排出的废气量只取决于缸内气体的状态和排气门有效流通截面

3、积的大小。与发动机转速和排气背压无关。2、强制排气阶段-----废气是由活塞上行强制推出克服排气系统阻力，通过活塞强制排出废气在排气终了，因排气门将要关闭，气门开度很小，节流作用增强，为此，常使排气迟后关闭，从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角，称为排气迟闭角，一般为10°--35°曲轴转角。为利用高速流经排气门的气流惯性尽可能多的排出废气，排气门在上止点之后某一时刻关闭。---排气迟闭角。二、进气过程是活塞下行，缸内容积增加，同时使缸内压力下降使得环境压力-缸内压力＞进气阻力，从而吸入新鲜工质。为保证进气门有足够大的流通截面

4、积，有尽可能更多的新鲜充量顺利进入气缸，进气门在上止点前提前某一角度开启。进气提前角：进气门一般在上止点前0°--40°曲轴转角开始打开。在进气下止点时气门处仍有高速气流流入气缸，为了充分利用气流的惯性而多进气，进气门在活塞下止点后关闭。进气迟闭角：进气门一般在下止点后20°--70°曲轴转角才关闭。三、配气定时及气门叠开现象气门重叠排气门迟闭气门叠开进气门早开非增压发动机中，重叠角一般为20°--60°曲轴转角。增压发动机重叠角一般为80°--160°曲轴转角气门重叠的作用：通过同时开启的进排气门用新鲜工质将残余废气清扫干净

5、，这个过程为扫气过程。扫气过程的作用:清除残余废气，减少残余废气系数；减低高温零件的温度。气门重叠角以新鲜工质不进入排气管为原则四、换气损失换气损失由排气损失和进气损失组成。1.排气损失：排气损失=自由排气损失W+强制排气损失Y自由排气损失W相当于膨胀功的减少；强制排气损失Y是把废气推出气缸所消耗的功。W-自由排气损失Y-强制排气损失X-进气损失Y+X-d-泵气损失四、换气损失（排气损失+进气损失）1.排气损失：排气损失=自由排气损失W+强制排气损失Y自由排气损失W相当于膨胀功的减少；强制排气损失Y是把废气推出气缸所消耗的功。

6、⑴e’（排气门太早开启）如果排气提前角↑，则w↑，y↓所以：最有利的排气提前角，必须是使（w+y）最小。⑵e’’（排气门太晚开启）排气提前角↓，则w↓，y↑如何使排气损失最小?e’e”2.进气损失由于进气阻力的存在使进气过程中气缸压力低于大气压力的部分。与排气损失相比，进气损失较小，它影响发动机的充气效率。排气损失与进气损失之和称为换气损失(W十Y十X)。泵气损失（X+Y-d）：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。这部分损失放在机械损失中加以考虑。充气效率计算公式：m1、v1：进气状态下，实际进入气缸

7、的新鲜工质质量、体积msh、vs：进气状态下，充满工作容积的新鲜工质质量、气缸工作容积一、充气效率实际进入气缸的新鲜工质量（m1）与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量（msh）的比值。§3-2充气效率及影响因素非增压柴油机：指大气状态增压柴油机：压气机的出口状态二、影响充气效率的因素理论上在进气状态下（ps,Ts)下，每循环充满气缸工作容积Vs的新鲜充量为：假设在进气门关闭时，气缸内气体的状态为pa,Va,Ta,则气缸内气体的总质量ma为残余废气系数ma=m1+mr气缸总容积Vc：为燃烧室容积影响充气效率的因素进气终了的压

8、力Pa和温度Ta残余废气系数r气门正时引起的有效进气体积系数ξ压缩比ε环境的压力Ps和温度Ts进气终了的压力Pa流动阻力公式进气终了温度对充气效率的影响高温零件要给进气加热残余废气给进气加热改善冷启动性进气加热进气终了状态的密度影响充气效率的因素残余废气系数对充气效率的影响压