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第四章换气过程与循环充量
第四章 换气过程与循环充量 4.1 四冲程发动机的换气过程 2 换气过程分期 1.排气阶段 1)自由排气阶段 2)强制排气阶段 3)惯性排气阶段 2.进气阶段 1)准备进气阶段 2)正常进气阶段 3)惯性进气阶段 3 气门重叠和燃烧室扫气 非增压发动机中,重叠角一般为20°~40°曲轴转角。 增压柴油机重叠角一般为80°~140°曲轴转角 4 换气损失 1)排气损失——从排气门提前打开,直到进气行程开始,缸内压力到达大气压力前循环功的损失 自由排气损失 强制排气损失 2)进气损失 由于进气系统的阻力,进气过程的气缸压力低于进气管压力(非增压发动机中一般设为大气压力),称为进气损失 4.2 四冲程发动机的充量系数 残余废气系数 充量系数的概念 ——每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值 充量系数表达式的推导 根据充气效率的定义有 充量系数与发动机功率、扭矩的关系 二 影响充量系数的因素 1.进气门关闭时缸内压力 4.3 提高发动机充量系数措施 1.降低进气系统的阻力 减少进气门处的流动损失 小结 增大气门相对通过面积,提高气门处流量系数以及合理的配气相位是限制M值,提高充量系数的主要方法。 增加气门的数目 改进配气凸轮型线 改善气门处的流体动力性能,可以降低流动阻力 改善配气机构 2.减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力 3.减少对进气充量的加热 4.降低排气系统流通阻力 5.合理选择进排气相位角(配气定时 VEC/VVT-i和i-VTEC) 4.谐振进气与可变进气歧管 利用进气管的动态效应来提高充量系数 压力波动的固有频率 当q= , …时,下一次气门开启期间正好与正的压力波相重合,使充量系数增加 结论:高速用短管;低速用长管 本章小结 增大每循环或单位时间输入发动机的充气量是提高整机输出功率的直接而有效的方法 充量系数及其影响因素是发动机进、排气换气过程的基本原理和规律 多气门进气系统结构和“可变”技术是目前较成熟的技术并在不断发展中 * 汽车发动机原理 第4章 换气过程与循环充量 * 第二篇 动力输出与能量利用 1 换气过程 图4.1 换气过程中气缸压力、排气管内气体压力进排气门流通截面积的变化 图4.4 排气门提前角和排气损失 a—最合适 b—过早 c—过晚 d—排气门面积过小 —自由排气损失 —强制排气损失 —进气损失 —泵气损失 换气过程的好坏:残余废气系数和充量系数 理论状态下每缸的新鲜冲量 排气门关闭时缸内工质的质量 假定气缸进气门关闭时气体的气体的质量为 充入气缸新鲜充量的质量为 考虑到进、排气门迟闭,令 将发动机的进气过程采用当时的大气状态,其理论充量为 则每循环的实际充量为 1kg燃油实际供给的空气量为 实际充量为 时供给的循环供油量为 则每循环燃油燃烧放出的热量为 每循环的指示功为 平均指示压力为 平均有效压力 大气压力下, 视为常数, 、 仅与燃烧有关,通常石油中 、 近乎不变,因此平均有效压力可表示为 发动机的有效功率为 发动机扭矩可表示为 2.进气门关闭时缸内气体温度 3.残余废气系数 4.配气相位 5.压缩比 4.进气状态 进气马赫数是进气门处气流平均速度与该处声速之比 进气门处气流平均速度 定义为实际进入气缸的新鲜空气与进气门有效时间截面值F(t)之比 有效时间截面值F(t) 气门开启期间进入的气体的质量 HONDA VTEC 进气频率 用q来表示波动次数,则有 当q=1,2,…时,进气频率与压力波动频率合拍,下一次气门开启期间与负的压力波重合,使充气量减少。
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