第3章发动机的换气过程.ppt

本章主要内容 四行程发动机的换气过程 发动机换气过程评价指标－充气效率?V 改进四行程发动机换气过程的措施 可变技术（简） 最有利的排气提前角 最有利的排气提前角应使（W＋Y）之和为最小。 ? 过早 ? 过晚 ? 排气门面积过小 ? 转速提高 5、进气压力和温度ps 、Ts 进气温度Ts升高，进气压力ps下降均会使进入气缸充量的密度减小，绝对进气量减少，但影响较小。 2）合理控制进气马赫数M值——小于0.5 进气马赫数Ma是进气门处气体的平均速度vm与该处声速c的比值。 当Ma 超过一定数值(0.5左右)时，?v 便急剧下降。 限制Ma值对于高速发动机尤为重要。 ②增加气门数目： 采用二进二排或三进二排，但使气门控制复杂化。 4）气门升程 适当增大气门升程，通过改进凸轮型线设计实现。 气门升程 ——最大气门升程与阀盘直径之比 L/d取0.26～0.28。 减少气门处的流动损失——改善气门处流体动力性能，如气门头部到杆身的过渡形状，气门和气门座的锐边等。 改善配气机构的措施 几种不同形式的滤芯： 不同进气迟闭角对充气效率影响 右图为两种不同 进气迟闭角（β=40? 和β=60? ）条件下 的 和 曲线。 第四节 可变技术 可变技术(VVT,Variable Valve Timing)——是发动机可变气门正时技术的简称。 发动机可变气门正时技术是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。 一、可变技术 随使用工况（转速、负荷）变化，使发动机某系统结构参数可变的技术。 为了解决车用发动机既要满足高功率化的要求，又要保证中、低转速，中、小负荷的经济性和稳定性。 主要有可变进气管长度、可变气门正时、可变气门升程、可变进气涡流等技术。 1、可变进气管长度（直径） 对进气管的要求是： 在高转速、大功率时，应配装粗、短的进气管。 而在中、低速，最大转矩时，应配装细、长的进气管。 2、可变进气管直径方案 转换阀－谐振腔方案 2、可变气门正时 四行程发动机对气门正时的要求是： 进气迟闭角与排气提前角应随转速的提高而加大。 怠速时，气门叠开角要小，随着转速上升，气门叠开角应加大。 可变气门正时－进气持续期可变 二、可变进排气管长度技术 ——利用动态效应增加进气量 由于进、排气是间歇进行的，这使得进、排气管存在压力波，在特定的进气管条件下，可以利用此压力波来提高进气门关闭前的进气压力，增大充气效率。 压力波增压系统具有结构简单、惯性小、响应快等优点，适于频繁变工况的车用。 分为惯性效应与波动效应两类 。 波的动态机理 闭口端：压缩波 ? 反射: 压缩波——同型波； 膨胀波 ? 反射: 膨胀波——同型波； 开口端：压缩波 ? 反射: 膨胀波——异型波； 膨胀波 ? 反射: 压缩波——异型波。 1、进气管的惯性效应 在进气行程前半期，由于活塞下行的吸入作用，气缸内产生负压，新鲜工质从进气管流入，同时传出负压波，经气门、气道沿进气管向外传播，传播速度为声速。 当负压波传到稳压室等空腔的开口端时，又从开口端向气缸方向反射回正压波，如果进气管的长度适当，从负压波发出到正压波返回进气门所经历的时间正好与进气门从开启到关闭所需时间配合，即正压波返回进气门时，正值进气门关闭前夕，从而提高了进气门处的进气压力，达到增压效果。 2、进气管波动效应 当进气门关闭后，进气管的气柱还在继续波动，对各气缸的进气量有影响，这称为波动效应。 进气门关闭时，进气管内流动的空气因急速停止而受到压缩，在进气门处产生正压波 ，该波在进气管内来回传播。如果使正压波与下一循环的进气过程重合，就能使进气终了时压力升高，因而提高充气效率。 3、排气管动态效应 排气管内也存在压力波。 且排气能量大，废气温度高，故与进气相比，排气压力波的振幅大，传播速度快 。 若能在排气过程后期，特别是气门叠开期，使排气管的气门端形成稳定的负压，便可减少缸内残余废气和泵气损失，并有利于新气进入气缸。 需要配以长的管路，应考虑排气管与消声器、排放装置的组合及车体的安装空间。 2、进气管和进气道 总要求：保证足够的流通截面，避免急转弯及截面突变，改善管道表面的光洁度。 表面光洁度?，流通面积? ?沿程阻力? ? ?。 管道截面形状： 在管道截面积相等时， 矩形阻力D形阻力圆形阻力； 汽油机考虑雾化，蒸发 ,常选用D形或矩形截面进气管； 柴油机不存在蒸发问题，多采用流动阻力小的圆