内燃机原理第四章 换气过程与进气充量.ppt

五、换气损失 换气损失定义为理论循环换气功与实际循环换气功之差。 1.排气损失 膨胀损失——随着排气提前角的增大而增加，随转速增高而增加。 推出损失——随着排气提前角的增大而减小，随转速增高而较为明显增加。 最有利的排气提前角应当使两者之和为最小。 减小排气损失的方法：合理的排气正时、增大排气门流通面积。 2.进气损失 进气过程对内燃机性能的影响不仅体现在进气损失功上，更重要的是体现在所吸入新鲜充量的多少上。 3.泵气损失 非增压内燃机的泵气损失是由p－V图中换气过程封闭曲线面积所代表的负功来表示的，以Wp表示泵气损失，有 Wp ＝(x + y － u)Lp Lp为示功图的比例系数。 增压内燃机的泵气损失是由增压压力和涡轮排气压力所围成的矩形面积与实际换气过程所围成的封闭曲线面积之差： Wp ＝ [(pb － pT)Vs －(x + y － u)]Lp 1 2 3 4 5 6 增压器 脉冲废气涡轮增压系统 定压系统 脉冲系统 排气门开 排气门开 排气门关 排气门关 扫气 扫气 脉冲系统扫气性能较好 两种增压系统的 扫气性能比较 废气涡轮增压器选择原则： 中小功率ICE低增压，采用脉冲涡轮增压系统 大功率ICE高增压，采用定压涡轮增压系统 废气涡轮增压的缺点： 热负荷、机械负荷大 低速转矩特性差 动态性能不佳 组合增压 机械增压与涡轮增压——用于大型ICE 调谐增压与涡轮增压——结构复杂、精度要求高，比较少用 ICE TC SC 机械增压与涡轮增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 组合增压 1 2 3 TC 稳压箱 共振室 4 5 6 共振室 共振管 调谐增压与涡轮增压 气波增压 高压排气 低压排气 低压进气 高压进气 转子 低压空气通孔 高压空气通孔 高压排气通孔 低压排气通孔 特别设计的槽道 边界使音速传播 的排气压力波对 进气加压，且排 气压力波形成负 反射的低压，空 气与排气仅仅能 量传递，而不混 合。 结构简单 动态性能好 低速转矩大 体积大 噪音高 损耗ICE功率 车用ICE几乎不用气波增压 气波增压优点 气波增压缺点 四、SI-ICE增压需要注意的问题 增压后爆燃倾向增加 采用精确的爆震控制系统、中冷技术、高辛烷值、EGR等。 排温高，涡轮增压器热负荷重 优化涡轮机材料和制造工艺、中冷技术。 动态响应迟缓大（量调节） 优化增压压力控制系统，电控进、排气放气装置等。 1、ICE换气过程 排气过程分期、配气相位及影响因素、气门叠开 2、容积效率解析式 3、影响容积效率的因素 4、稳流气道实验和气道流动特性评价 推导解析式 进气压降、进气温升、进气门晚关角 涡流比和流量系数 5、进气速度特性 6、进排气动态效应 不同ICE容积效率随转速和负荷的变化规律 压力波对ICE进、排气特性的影响，充分利用进排气谐振 7、增压 增压度、增压比，增压分类，TC优缺点，SI-ICE增压问题 及解决办法 可变进气管长度技术 长进气管 短进气管 控制阀 喷油器 进气道 中、低速运行时 高速运行时 旋转阀 某个油门开度 最佳控制阀开启 MAP制作方法： 用软件进行可变进 气管长度性能仿真， 得到优化的两组进气 管长度； 试验确定结构和控 制阀开启MAP。 三、单缸排气管的动态效应 第1次 反射波 第1次 返回波 排气密波 第2次 反射波 第2次 返回波 合成波 3 4 5 目的：充分利用压力波，降低残余废气系数。 2 1.5 1 ㈩ ㈠ 开 关 开 关 ㈩ 消除措施 四、多缸机动态效应及进气不均匀性 多缸机进排气问题 进气干涉 排气干涉 分组进气管、排气管，避免换气重叠； 优化气管长度。 某缸进气时，其它缸的进气疏波影响充量。 某缸排气时，其它缸的排气密波影响排气。 1 2 3 4 5 6 进气总管 进气岐管 着火顺序：1-5-3-6-2-4 “抢气” 120 °CA 不分组 1 2 3 4 5 6 着火顺序：1-5-3-6-2-4 避免“抢气” 120 °CA 分组 进气总管 进气岐管 进气岐管 分组 不分组 1200r/min 2400r/min 3000r/min 缸次 一、ICE增压的原因 提高动力性 提高经济性 降低排放 稀燃，THC、CO、PM排放少 降低燃烧噪声 进气温度高，着火落后期短 制造成本低 单位功率的制造成本低 NA TC -6% TC+inter-cooling -9% 增压对经济性影响 动力性比率 100% 123% 123% 154% NA TC 增压中冷 CO NOx HC 100% 80% 60% 40% 20% 排 放 率 增压对排放影响 二、增压度和增压比 增压度 车用ICE增压度为10%～60% ICE增压后，标定工况的输出功率的增