发动机原理电子教案－第三章.DOC

第三章　　发动机的换气过程 了解：二冲程发动机的换气过程。 理解：配气相位，充气效率和影响因素。 掌握：四冲程发动机的换气过程。 换气过程是排气过程和进气过程的通称，包括从排气门开启直到进气门关闭的整个时期，约占380～450°曲轴转角。 换气过程的任务是将缸内空气排出干净,并充入尽量新鲜冲量. 第一节 四冲程发动机的换气过程 换气过程 排气阶段 １．自由排气阶段 从排气门打开到汽缸压力接近于排气管压力。 一开始，排气的流动处于超临界状态，最小截面处气体以音速流动，其供气量与排气门前后的压差无关，只决定于气门的开启面积和气体的状态。 随着活塞的推移，当气体以亚临界状态流动时，排出的废气量由气缸内与排气管内的压力差决定。 自由排气阶段，虽然占整个排气时间虽短,但废气流速很高,废气排出量占60％以上。 从排气门打开到活塞行至下止点的曲轴转角为排气提前角（40- 80°）。 2．强制排气阶段 从缸内压力接近排气管压力到活塞于上止点。 3、惯性排气阶段 从活塞于上止点到排气门关闭 从活塞于上止点到排气门关闭的曲轴转角为排气滞后角。 （二）进气过程 准备进气阶段 从进气门打开到活塞于上止点 从进气门打开到活塞于上止点的曲轴转角为进气提前角(10-30°) 2．正常进气阶段 从活塞于上止点到下止点 3、惯性进气阶段 从活塞于下止点到进气门关。 从下止点到进气门完全关闭时的曲轴转角为进气滞后角（40～80°） （三）气门重叠角 在上止点附近进、排气门同时开启的曲轴转角称为气门重叠角。 非增压进排气门重叠角一般为20-60°,增压柴油机,因其进气压力高,故需较大的气门重叠角,一般为80-160°.此时总有一定数量的新鲜充量直接扫过燃烧室,帮助清除废气后进入排气管,称为燃烧室扫气过程. 二、换气损失 １．排气损失 提前排气损失ω：排气门提前打开引起的损失。 强制排气损失y：活塞上行强制推出废气的损失。 随着排气提前角的增大,膨胀损失增加,推出损失减小,所以适当的排气提前角应使两者之和最小。 2、进气损失x 进气系统阻力所引起的损失。 换气损失＝排气损失+进气损失＝ω+ y+ x。实际示功图中,把（x+y-d）＝泵气损失,归到机械损失中，把ω、d方入指示效率中考虑。 第二节 四冲程发动机的充气系数 一、充气系数 每循环实际新鲜充气量ΔＧ与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充气量ΔＧ0之比。用ηv表示。 ηv＝ΔＧ/ΔＧo 对非增压发动机，进气状态指空气滤清器后进气管内的气体状态，近似于大气状态。 ΔＧo＝PoVh/RTo ΔＧa＝a/1+r＝1/1+r . PaVa/ RTa r—残余废气系数，指每循环气缸内的废气质量ΔＧr与新鲜气体的质量ΔＧ之比值。 r＝ΔＧr/ΔＧ ηv ＝1/（1+r）·ε/(ε-1) ·Pa/Po·To/Ta 二、ηv与Pe、Ne的关系 1、 Pe＝ We/ Vh ＝Q1ηe/ Vh ＝△g Hu·ηe/ Vh ＝△G/αLO · Huηe/ Vh ＝△G0ηv/αLO · Huηe/αLO Vh ＝ P0 Vh/RT0 · ηvHuηe/αLO Vh ＝ P0/RT0 ·Huηvηe/αLO ＝ K ·1/α·ηvηe ＝ K·1/α·ηvηiηm 2、 Ne＝Pe ·Vh·n i /30τ Ne＝K1·1/α· ηvηiηm·n 3、由于Pe正比于Me Me＝K2·1/α·ηvηe ＝K2·1/α·ηvηmηI 三、影响充气系数的因素 1、压缩比ε ε↑ Pa↑ ηv↑ 2、进气终了状态 Pa↑ ηv↑ Ta↑ ηv↓ 3、残余废气系数r r↑ηv↓ 4、大气状态 Po↓ Pa↓ Pa/ Po变化不大 ηv变化不大 To↑ Ta↑ To/Ta 变化不大 ηv变化不大 但是，由于Po↓To↑使△G↓故发动机没劲。 5、转速n n↑流速↑流动阻力↑pa↓ηv↓ 6、负荷 汽油机（量调节）负荷↑ 进气阻力↓ ηv↑ 柴油机（质调节）负荷↑ 进气阻力变化不大 ηv变化不大。 7、配气相位 n↑惯性↑进气滞后角不足，惯性未被利用 n↓惯性↓进气滞后角有余，新气易倒流 进气滞后角↑获最大ηv的转速提高 四、提高充气系数的措施 1、减小进气系统的阻力 Pa↑ ηv↑ （1）减小空滤器的阻力 设计低阻高效，使用保养清洁。 （2）减小化油器的阻力 化油器喉管的阻力，取消化油器，采用汽油喷射。 （3）减小进气管、道的阻力 汽油机歧管矩形断面小流速快汽化好阻力大 柴油机歧管圆形断面大流速慢汽