发动机原理课件4剖析.ppt

4.3　影响充气效率的因素 要提高发动机的动力性，必须改善换气过程的工作质量，提高充气效率。影响充气效率的因素很多，主要因素有： （1）进排气系统的流动阻力 （2）气缸内的残余废气量 （3）进气系统和机件对新鲜工质的加热状况 （4）配气相位 （5）进排气系统的动态效应 4.3.1　进排气系统的流动阻力 进气终了的压力等于p0减去进气系统的压降，排气终了的压力等于p0加上排气系统的压降，而进排气系统的压降与该系统的流动阻力成正比。 流体力学研究结果表明：进排气系统截面变化越急剧、管道越细长、管壁越粗糙、气体流速越高、初始压力越低、则压降（率）越大。充气效率也就越低。 4.3.2　残余废气量 气缸内残余的废气量越多，充气效率就越低。因为： （1）残余废气要占用部分容积，自然会减少新鲜工质的空间，吸入新鲜工质的量也同样会减少。 （2）残余废气多，则排气终了压力相对就高，气缸内负压小，吸入新鲜工质的量也会减少。 4.3.3　进气温度 新鲜工质经过进气系统时，对于节气门体有预热装置的发动机，进气将被加热。 新鲜工质进入气缸后，缸壁、活塞、缸盖等高温机件也会使工质升温（部分增压发动机除外）。 工质被加温后密度将降低，充气效率也会降低。 4.3.4　配气相位 合理地选择配气相位能有效地提高充气效率。 理论上，增加排气门开启持续角能降低排气终了压力，增加进气门开启持续角能提高进气终了压力，均能提高充气效率。 但是，在发动机实际工作中，它们是相互制约的。 1．排气开启提前角 排气开启提前角越大，则自由排气时间越长，排气越充分，排气终了压力越低，充气效率则越高。但排气门的提前开启将损失膨胀功，如果排气损失过大，充气效率提高获得的利益是不可能弥补的。 因此，在选择排气开启提前角时，既要考虑充气效率，同时也应注重功率损失。 2．排气关闭延迟角 适度的排气关闭延迟角可利用排气的惯性作用降低排气终了压力，从而提高充气效率。 但是该角过大，则会导致部分新鲜工质排出，造成燃料的浪费，得不偿失。 3．进气开启提前角 增加进气开启提前角使进气畅通，将使新鲜工质吸入量增加，提高充气效率。 但是，如果该角太大，废气就会从进气门排入进气管道，在进气过程中，吸入的不仅是新鲜工质，废气也被吸入，反而会降低充气效率。 4．进气关闭延迟角 适度的进气关闭延迟角可以利用进气的惯性提高进气终了压力，使充气效率提高，但是该角过大，由于活塞上行反而将部分新鲜工质挤出，充气效率反而会降低。 4.3.5　进排气系统的动态效应 惯性效应：通过设计长度合适的进气管道，使膨胀波发出到压缩波反射回到气缸内所经历的时间，正好与进气门开启到关闭所需的时间相互配合，当压缩波到达气缸时，进气门恰好关闭，将较高压力的新鲜工质关在气缸中，从而提高充气效率。 实验表明，进气管道长度越长，惯性效应越明显。 波动效应 惯性效应示意 a) 进气管道 a) 300mm进气管压力波 b) 气门开启时压力分布 b) 1140mm进气管压力波 c) 气门关闭时压力分布 d) 进气门处压力变化 4.4　提高充气效率的措施 4.4. 1　减小进气系统的阻力 进气系统的阻力直接影响充气效率。减少空气滤清器、节气门体、进气管道、进气门等部位的气流阻力是提高充气效率的主要措施。 1．进气门部分 在整个进气系统中，进气门处的气体通过面积最小，而且截面变化急剧，因此，此处流动阻力最大，是重点研究对象，提高充气效率的有效措施也比较多。 （1）增大气门直径 早期的进排气门是平行布置，一进一排，受气缸直径等因素限制，要加大进气门直径，必然要减小排气门直径，而排气门太小， 排气阻力增大，残余废气增加，充气效率也无法提高。 进排气门倾斜布置让进排气门同时增大成为可能。但倾斜角度太大，又将导致火焰传播距离加长，散热面积变大，对燃烧不利。一般进排气门轴线夹角在20°～ 70°之间，气体流通能力有明显提高。详见下表。 流通能力比较 结构型式 二气门 平行 二气门 倾斜 二气门 倾斜 四气门 平行 四气门 倾斜 五气门 平行 五气门 倾斜 五气门 倾斜* 气门轴线夹角 0o 40o 70o 0o 40o 0o 40o 40o 进气门直径（mm） 28/1** 32/1 36/1 24/2 28/2 20/3 24/3 27/3 排气门直径（mm） 26/1 28/1 32/1 20/2 26/2 22/2 26/2 20/2 12.2 16 20．1 18 24.4 18.8 27 33.34 10.56 12.2 16 12.5 21.1