第5讲2013年9月25日选读.pptx

第五讲 2013年9月25日;提高充量系数的措施; 进气系统的流动阻力，按其性质可分为两类，一类是沿程阻力，另一类是局部阻力。 沿程阻力： 实际上是管道摩擦阻力，与管长和管内流动面上的表面质量有关； 局部阻力： 它是由于流通截面大小、形状以及流动方向变化，在局部产生祸流损失所引起的；;进气系统的流动阻力;降低进气系统阻力的措施;1降低进气门处的流动损失 进气门座处的流通截面，是进气流道中截面最小、流速最高的地方，因而该处的局部阻力最大，而且与该处的流动速度的平方成正比。因此,降低进气门处的流动损失，可以从降低气门座处的流速和改善气门座处的流动情况以提高流量系数入手解决。 ; 过高的气体流速，还会发生气体阻塞现象。考察气门座处的流动情况，并定义平均进气马赫数Ma，进气平均马赫数Ma综合了进气门大小、形状、升程规律以及活塞速度等因素，并且其大小与发动机的转速成正比。研究发现，对于小型 四冲程发动机，当进气平均马赫数Ma超过0.5后，充量系数急剧下降：这—结论，对于设计和评价气门机构是很有用的。; 平均进气马赫数与充气效率;(1)加大进气门直径： 一般应尽可能布置较大尺寸的进气门，以降低流经进气门截面时的气体流速．从而降低局部流动阻力。在现代高速内燃机2气门结构中，进气门直径d与缸径D的比值可达45%一50%，面积比为0.2—0.25，这样排气门不得不缩小，但过小的排气门又会导致排气阻力的增大。因此，通过加大进气门直径的方式来提高充量系数，是受到限制的。 ;(2)增加进气门数目： 增加进气门数量，可以取得与加大进气门直径同样的效果．即增大了进气门的有效流通截面积。高速柴油机以往仅在缸径大于120mm时才考虑采用两进气门，二排气门（即4气门）。现在对于D＝80一90mm的柴油机，也认为采用4气门利大于弊。除了换气损失小、充量系数高以外，喷油器的垂直中置对混合气形成极为有利，另外，4气门柴油机对具有进气中冷的高增压系统也非常合适；对于汽油机来说，其效果也是相当好的。;(3)合理设计进气道及气门的结构： 改善进气门座、进气道以及气门头部的结构，也有助于降低局部阻力，提高气门流通截面的流量系数，一般在高速内燃机中，均利用气道使进气在其中发生弯曲和旋转，以便在气缸中形成定向的空气运动，以利于燃烧的进行，但这势必影响气门的流量系数，增大流动损失。因此，在设计及制造中，应尽可能保证气道内壁面的过渡圆滑、平稳，避免气流急转弯现象。; 2．采用可变进气系统技术 从获得最大充量系数的角度出发，比较理想的配气系统应当满足以下要求： 1)低速时，采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程，防止出现缸内新鲜充量向进气系统的倒流，以便增加转矩，提高燃油经济性。 2)高速时应具有最大的气门升程和进气门迟闭角，以最大限度地减小流动阻力，充分利用过后充气，提高充量系数，以满足动力性要求。 3)配合以上变化，对进气门从开启到关闭的持续期(又称作用角)也应进行调整，以实现最佳的进气定时。 ; 总之，理想的气门定时应当是根据发动机的工作情况及时作出调整，应具有一定程度的灵活性。显然，对于传统的凸轮挺杆气门机构，由于在工作中无法作出相应的调整，也就难于达到上述要求，因而限制了发动机性能的进一步提高。 ;(1)可变凸轮机构 可变凸轮机构技术一般都是通过两套凸轮或摇臂来实现的。即在高 速时采用高速凸轮，其升程与作用角都较大；而在低速时切换到低速凸轮，升程与作用角均 较小;(2)可变气门定时 相对于可变凸轮机构，可变气门定时技术的应用较多—些。 由于进、排气门是分别通过两根凸轮轴单独驱动的，可以通过—套特殊的机构将进气凸轮轴按要求转过一定的角度，从而达到改变进气相位的目的。根据实现机构的不同，这种改变可以分成分级可变与连续可变两类，很多高性能的汽油发动机均采用了这—技术。 ; 降低排气系统阻力，可以使气缸内的残余废气压力下降，这样不仅可以减少残余废气系数，有利于提高充量系数，而且可以减少泵气损失，提高指示效率。 排气系统的设计目标是：降低排气背压，减小排气噪声。 与进气系统一样，排气流通截面最小处是排气门座处，此处的流速最高、压降最大．故在设计时应保证气门及其座面的良好结构。排气道应当是渐扩型，以保证排出气体的充分膨胀，从而降低气缸与排气管内的压力差，使得气缸内的废气压力得以迅速下降，达到提高充量系数和降低泵气损失的目的。; 在进气的过程中，进入气缸的