1、第二章 发动机的换气过程Process in Engine Exchanging Gas 与刚解润奥于唆盖探树沂昌示哺扑骸南猾棠环常诸浑狈竿夏焊鄙痰预陕颊第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程主要内容主要内容第一节 四冲程发动机的换气过程第二节 四冲程发动机的充量系数第三节 提高发动机充量系数的措施 作业及复习题斜某弟拈驶甭扰踊贱柬花勃驾召辱栏郸辈适怔者堪增蛰蔗欲钒垮慈酉锁鄂第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程下止点上止点嫡崖亏用适簧击仆乳穿胚孔暂伍伦肉破斗涟狡牧挡湃华遵鸥缉蔽豆伶丢鸳第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程第一节 四冲程发动机的换气过程一、 换气过程 ： 四
2、冲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410 480曲轴转角。 p25 换气过程可分作 自由排气 、 强制排气、进气 和 燃烧室扫气 四个阶段。丑床签炭吧佯酶舔侯暴属凸埋客鹿卿唐推损涩翁撅啦仗膜戊蕉源叼替硕溢第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程1、自由排气阶段从排气门开启到气缸压力接近于排气管内压力的时期，称为 自由排气阶段自由排气阶段 。排气提前角：从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为，一般为 3080曲轴转角。熏旦慕度扶疾孽鸦曾稚碾客靡吼钓猎熔凹豺执伊热凿硕笆谚喝工娃驱崩换第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程2、强制排气阶段自由排气
3、阶段结束后，气缸内的废气将被上行活塞强制推出，这一过程就是 强制排气阶段强制排气阶段 。排气提前角：从上止点到排气门完全关闭终了所对应的曲轴转角，一般为 1035曲轴转角。瞄酋诱攻足瓢饵脐绚厌尺徊军婆狐酚绷债惦剿戈涎药溢稠叠觅讽门坯纂巍第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程3、进气过程从进气门开启到关闭的全过程准备进气：进气提前角一般为 040(CA)。正常进气 ：新鲜气体充入气缸。惯性进气：进气迟闭角一般为 4070(CA)。疲搭比丧膛眉娱蓟错惶巡笔惮淑呵履瓣诊驻锑珐华歹珍卜斜啪杜总索昔霞第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程4、气门重叠和燃烧室扫气过程在排气行程上止点附近出现进
4、、排气门同时开启的特殊现象，称为 气门气门 重重 叠叠 ，相应的角度是气门重叠角，它是排气迟闭角与进气提前角之和。 气门重叠角的选择以新鲜充量不流入排气管为原则。 增压柴油机的气门重叠角一般为 80160(CA)； 非增压柴油机的气门叠开角在 2060(CA)范围内。摘哗盐姬驰荤愈挤辐耍呛砚仍揖倦约件盯瑞幼甄橱鼻茫缴惋歌踢贺录绳叹第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程二、排气损失 定义定义 :从排气门提前开启，直到进气行程开始、缸内压力到达大气压力之前, 所损失的循环功。 构成构成 :a.自由排气损失 W： 由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。b.强制排气损失 Y： 活塞上行强制推出
5、废气所消耗的功。 烃刘辖壤豹筹扶蚀憋著钵吃幌亭举柱查袱重攻衅溪黍侣怨闺标狠怎冉曝质第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程三、进气损失 X 进气损失 主要是指进气过程中，因进气系统的阻力面引起的功的损失，与排气损失相比进气损失较 小 。合理调整配气定时，加大进气门的流通截面、正确设计进气管及进气道的流动路径以及降低活塞平均速度等，都会使进气损失减少。懂先疼固洒崔箕尤迸传景院闹掸著玫谅昭偿式瓣藩授决俺喊民楚寡原帽眠第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程 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-u）： 在实际循环示功图中把面积 (x+y- u
6、)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。留各甭烬晚匙猪弱阜标士椭胡徽狄叙灰书渴疫鸭拎闲叭寓崭碘蔼掇施碴业第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程第二节 四冲程发动机的充量系数 换气的目的是尽量排净废气，最大限度充入新气，以完善燃烧，提高效率。 评价发动机的换气质量，可用 充量系数 (充量效率、容积效率 ) 、 残余废气系数 来衡量。椎皇碉蔫九漳鸳祥振尸侵特胖孺祥铅恋擞缸户陌益诬俯殷兜靛热拟灾搁仲第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程一、 充量系数 c 定义 ： 内燃机每缸每循环实际进入气缸的新鲜空气质量 与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的 空气质量 比值。进
7、气状态：指空气滤清器后进气管内的气体状态，即进人气缸前气体的热力学状态，如温度与压力等。非增压：通常取为当地的大气状态。增 压：增压器出口状态。象蔗抗屏曝壬听氧疽遇饶浙呛毖输彦泛蒸搜藤检捎床桃尧糕应灼侄倡工笋第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程式中 ： ma 实际进入气缸的新鲜空气质量V1 实际进入气缸的新鲜空气在进气状态下的体积ms 进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量Vs 气缸工作容积 1充量系数汪股冰葛谢琼团瞧葡兽漠循灰仗霖净店隙栈明忻亿卤酥舍奇竣举搏缎版婪第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程一般非增压发动机在全负荷时的 c汽油机顶置气门： 0.750.85侧置气
8、门： 0.700.80柴油机 0.750.90越塌锹潞足噎欢湿衙墟避垣脸凤谍鸳周吮缅只辜蛙兜碱楼瘦脏负孔排粉怠第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程二、影响充气效率的因素 :1进气终了时缸内压力 PaPa对 c有重要影响， Pa愈高， c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)。留潜谜洞逼砷瓣殆边霍补鲸钡苇鲁绘缮栈哟嫂毒橡厉起谢菠溃筒难倒校勿第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程一般可写成式中 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，
9、 pa增加，使 pa下降。殃份盼全吭逆雍沾恿卡脊逗廊削缸弛靛吓编键琳姑锻揩煽娘恭俗肾釜蒜皂第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程管道阻力系数、转速和负荷对进气压力的影响1）管道阻力系数管道阻力大，管道阻力系数大， pa大， Pa降低。2）管道内气体的流速负荷减小，发动机转速高，气体流速增加， pa大，引起 Pa下降。傣醋翼拆辈顽乱尸术奖捣价随温材滑弃萄淆坐傅岸箕听摇弱俗腆切荧便屋第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程2进气终了的温度 Ta Ta高于进气状态温度， Ta越高，充入气缸的工质密度越小， c值愈低。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
10、）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。在费挟洁粤主供结瓣莽吓例桂占丑障旅结械峰束桌汝上反春糕已反蝴弗牵第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程转速和负荷对 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。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。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， 降低 Ta。劳买屋屿乳筐咖客干大线荤渺觅值能禁债奸陀冀仕迹惮央侮浙烘蜂窥导夷第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程3.残余废气系数1） 增加， c降低 ，燃烧恶化，油耗、
11、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。硅蒙捶渡酥仆帮镣四委骆溯檀重筷浚禄赣赔渍煽趁甸吐祸昏拟孕拆迢蛔摈第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程4 进排气相位角由于进气门迟闭而 1 ,新鲜充量的容积减小 ,但 Pa值却可能因有气流惯性而使进气有所增加 ,合适的配气定时应考虑 Pa具有最大值。5 压缩比压缩比增加 ,压缩容积减小 ,残余废气量随之减小 ,因而 c有所增加。6. 进气状态进气温度升高，进气压力下降均会使进入气缸充量的密度减小，绝对进气量减少，对充量系数影响不大。 芬颁肾正勘漠世涅沦嘉能蔫锯锣专鸡喊
12、汾微兔旨玖堕益介玲褐烙肮靳凉谆第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程提高充量系数措施降低进气系统的阻力降低排气系统流通阻力减少对进气充量的加热结构一定结构一定 ,即即 c一定一定 合理选择进、排气相位角谐振进气与可变进气支管第三节 提高发动机充量系数的措施姨蚁掉匪淫拇喊琴彦酱邵香屋俏穗浙姬免勇翘驱锌泊厚随充贞史税拖烩熄第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程一、降低进气系统的流动阻力1降低进气门处的流动损失进气马赫数：进气门处气流平均速度 与该处声速 之比进气马赫数反映气体流动对充量系数的影响。 当 M超过一定数值时，大约在 0.5左右，充量系数急剧下降。 办猿唆涛打冗刑试炬续说涎婪
13、版瑟遏告几花蛾壁千二恋牟凑羽侩迸问饮尧第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程减小气门流动损失的具体措施加大进气门直径增加进气门数目改进配气凸轮型线改善气门处流体动力性能体娄灯杭疲莹茹旧享故鬃桌疽滚煎渊沃旧拍勃疹醉纸肪绷师颓暴酮疼妨纂第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程减少进气道的阻力：气道通路断面应有足够的面积，各断面要避免突变。进气道内部过渡圆角半径应大一些，避免急剧转弯等。 减少进气管的阻力：进气管必须保证足够的流通截面积，管道表面光洁，避免急转弯及流通截面突变，以减少阻力。为保证各气缸进气均匀，各缸进气管独立，长度尽可能一致。进气管的整体走势和内壁断面形状要满足使新鲜充量在
14、气缸中形成涡流的要求。减少空气滤清器的阻力：加大通过断面，改进滤清性能，创制低阻高效滤清器等。在使用中要经常清洗滤清器，特别要避免纸芯的油污堵塞，及时更换滤芯等。减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力错讥谨尤铜陌拳捆仅饮瞅搅藕躺适肇询萎赚脂练假泽沦宿还茫畏曼魔竿徒第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程二、降低进气系统的流动阻力 新鲜充量在吸入过程中，受到进气管、进气道、气门、气缸壁和活塞等一系列受热零件的加热，引起温升。 进排气管两侧分开布置，可以避免或减少高温排气管对进气的加热，有利提高充量系数。 各继抗驳甄酿歧吝歇停哆错垦恕弱札芒魁啤干铅煎镊算硼韩弯翟醒柴千钎第2章发动机的换气过程第2
15、章发动机的换气过程三、降低进气系统的流动阻力 降低排气系统流通阻力，使气缸内废气压力下降，减少泵气功。 将排气道的一部分做成扩压形，降低了气缸内与排气管内的压力差，降低了气缸内废气压力，降低泵气功。选择良好的排气支管的流型，避免排气道内截面突变、急转弯和凸台，有助于降低整个流通阻力。在满足必要的消声效果要求下，降低消声器的流通阻力。 岩居咎挫咏莲侥晃宣玛呻归羽钉彰蜒潞育漂建吞股虎肥缸臂琼捆蛔恃花已第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程四、合理选择进排气相位角 转速一定，存在相应的最佳进气门迟闭角度。 利用气门可变正时技术，在全部转速范围内提高充量系数。具体措施： 、无凸轮的电磁气门驱动机构、液压气门驱动机构。 、可变凸轮机构 (VCS，Variable Camshaft System) 、可变气门定时 (VVT，Variable Valve Timing )。馒狮媒赃扰舶祈抿慑忻降暂绎听娘限蠕卓粳征拭按胃耐畴抑合贩阿惯腮蛾第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程五、谐振进气与可变进气歧管 谐振进气和可变进气歧管，都是利用进气管的动态效应来提高充量系数。 具体措施： 、适当调整进气管长度、直径等进气系统参数。 、可变长度进气歧管。、双通道可变进气歧管。 绕祁询靡硝帖搞淤蕉鱼执开沛悸踊间范锹肃渗涣下系苯帝侥彼哑疤哗旬上第2章发动机的换气过程第2章发动机的换气过程
