第4章-换气过程与循环充量.ppt

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1、汽车发动机原理第四章换气过程与进气充量华源莱动1.四冲程发动机换气过程2.配气相位对发动机性能的影响3.充量系数的定义及影响因素4.进排气动态效应讲课内容第一部分：动力输出与能量利用第1章性能指标与影响因素第2章燃料、工质与热化学第3章工作循环与能量利用第4章换气过程与进气充量第5章运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第6章燃烧的基础知识第7章柴油机混合气形成与燃烧第8章汽油机混合气形成与燃烧第9章有害排放物的生成与控制第10章新燃烧方式与替代燃料动力换气(Gasexchange)过程换气过程：充入新气和排出

2、废气的全过程周期性、非稳态流动过程(准周期流quasi-flow)非常复杂新鲜充量(charge)是决定发动机输出功率“量”的因素换气过程的目的：最大限度地吸入新鲜充量—c是核心问题保证各缸进气均匀减小换气损失在缸内形成合理的流场，以控制混合气形成和燃烧(第二篇)主要内容1.四冲程发动机换气过程2.配气相位对发动机性能的影响3.充量系数的定义及影响因素4.进排气动态效应换气过程与换气系统换气过程:从膨胀冲程末期排气门开启时算起，直到进气门关闭时为止，大约为：410CA~480CA换气系统：(进气＋燃烧室＋排

3、气)系统；开式热力系统（增压机和有排气后处理装置时更复杂）换气过程分期亚临界流量：超临界流量(雍塞流,chokingflow):注意：对超临界流，下游条件(压力、温度)不影响流量排气过程(=240~260CA)自由排气阶段(超、亚临界):1/3强制排气阶段:2/3进气过程(=230~265CA)核心问题是充量系数c的问题气门重叠过程(=0~80CA)四冲程机的换气过程主要内容1.四冲程发动机换气过程2.配气相位对发动机性能的影响3.充量系数的定义及影响因素4.进排气动态效应1)排气早开角e

4、o影响自由排气损失和泵气损失,但对c影响不大存在最佳eo:(p自排＋p排泵)min转速增加,eo适当增大(提前)自由排气阶段受配气机构的结构限制，气门只能逐渐加大其流通截面：如排气门在膨胀行程下止点时开启，则排气门流通截面增加过缓，气缸压力下降慢，活塞向上止点回行时所消耗的功较大。内燃机的排气门往往都在活塞到达下止点前的某一位置提前开启，称为排气提前;该得未得不想付而付自由排气阶段排气提前角为30CA~80CA。排气门刚打开时，缸内压力远高于排气管内压力，随着排气过程进行以及排气门流通截面的逐渐增大

5、，排气管内的压力将逐渐升高，直至在某一时刻达到或接近缸内压力；由于正向压力差的存在，排气可以自发地进行，故把从排气门开启到气缸压力达到排气背压的时期，称自由排气阶段。超临界状态排气门刚开启时，缸内压力较高，排气管压力与气缸压力之比往往小于临界压比，流动呈现超临界状态。在超临界状态，排气质量流量只取决于缸内气体状态和排气门有效开启截面的大小，与排气管内的气体状态无关。亚临界状态随着排气的进行，排气门流通截面不断增大；排气管压力与气缸压力之比超过临界值之后，气体流动逐渐进入亚临界状态；直到气缸压力与排气管内的气体压力

6、接近相等，自由排气阶段结束。自由排气阶段中流出的气体质量自由排气阶段流出的气体质量，取决于排气门有效流通截面及缸内和排气管内的压差。自由排气阶段中排出的废气量与转速无关；转速增加，同样的排气时间对应的曲轴转角将增加。为使气缸压力及时下降，必须加大排气提前角。自由排气阶段排出的废气量可达60％以上;一般持续到下止点后10CA~30CA结束。强制排气阶段自由排气阶段结束，废气被上行活塞强制推出，直到排气门关闭。这一过程就是强制排气。强制排气阶段气体在流动过程中要克服排气门、排气道以及消声器等处的流动阻力，缸内的气

7、体压力要略高于排气管内的平均压力。排气管内的压力波动，有可能形成压力逆差，即气缸压力低于排气管内的压力，这种情况往往出现在排气管较长时强制排气开始的初期。缸内气体的状态由活塞运动速度、位置、气门有效流通截面以及排气管内气体状态决定。排气迟闭活塞上行，排气门流通截面逐渐减小，气门的节流作用加强，在上止点附近，气缸压力再次升高，排气消耗的功与残余废气量都增加。排气门应在上止点后某角度关闭，此即排气迟闭。排气迟闭，可利用气流惯性从缸内抽吸部分废气，实现过后排气；过大的排气迟闭会导致废气倒流。当废气从气缸流出的流动过程刚

8、停止时，是理想的排气门关闭时刻，排气门迟闭角为10~70CA。进气过程进气门开启到关闭的全过程称进气过程。为了使进气过程开始时，进气门有一定的流通截面，以减少进气过程的阻力，进气门一般也在上止点前提前开启，称为进气提前；进气提前角为10CA~40CA。进气过程随进气门流通截面积的加大，进入气缸的新鲜充量不断增加，加上已进入气缸的新鲜充量被温度较高的燃烧室表面和残余废