汽车发动机的换气过程理论培训ppt课件.ppt

３. 直流换气方案 如图2-36所示，它的主要特点是扫气气流沿汽缸轴线运动，换气品质最好，图2-36a)为气门气孔直流换气方案，由于排气门受凸轮操纵，因此可以实现不对称换气，使排气门关闭较早，以实现过后充气，为使新鲜空气不与废气掺混，扫气口沿切线方向排列，使进入汽缸的扫气空气旋转形成气垫，避免与废气相混，并将废气推出汽缸。 图2-36b)为直流对向活塞换气系统，扫、排气口的启闭由相反方向运动的活塞控制，两活塞运动错开一定曲轴转角9°~15°，就可使排气孔比进气孔早开、早闭，造成过后充气，其结构也很复杂，整机高度增大，且缸套热负荷较为严重。 四、换气质量的评价指标 最理想的换气过程应是废气和新鲜充量毫不相混，扫气气流将废气全部挤出，事实上，废气与新鲜充量相混是不可避免的，一部分废气留在汽缸里，一部分新鲜空气由排气口跑掉，对柴油机来说，多供一些空气，使废气清除得干净些，仅是损失一点空气，多消耗些功，而在汽油机中是用油气混合气扫气，任何混合气的外逸都意味着损失燃油，废气排放的增加。 评价二冲程发动机换气效果常用如下三个指标。 １. 扫气系数?s ?s是换气后留在汽缸内的新鲜充量的质量m1与换气后汽缸内气体的总质量m0之比，即: 式中: mr——扫气后缸内残余废气的质量。 ２. 过量扫气系数(给气比) ?k ?k是扫气中所用新气总质量mk与在大气状态充满汽缸工作容积Vs的新气质量ms之比，即: ?k =mk / ms ?k表示向汽缸供给新气的多少， ?k小，说明消耗的新气量少，压气机的耗功也小。 ３. 给气效率ηt ηt是换气后留在汽缸内的新气质量m1与每循环供给的新气质量mt之比，即: ηt=m1/mt 它从数量上说明新气流失量的多少，改善换气效果最有效的办法是进行换气试验，从中找出最佳的结构方案。 目前汽车、拖拉机二冲程发动机参数的大致范围是: 扫气压力Pk= 125~196kPa 过量扫气系数?k=1.2 ~1.5(曲轴箱换气，?k为0.5~0.9)。 扫气系数?s直流0.8~0.95，回流0.8~0.9，曲轴箱换气0.72 ~0.8。 五、二冲程发动机的应用和发展 由于二冲程发动机是曲轴每转一圈做功一次，与同转速的四冲程发动机相比，单位时间内的工作循环次数提高一倍，所以在相同功率下，二冲程机的外形尺寸小，质量轻，这是它的最大优点，但因缸壁上开有气口，有部分损失容积，加之换气效果较差，带动扫气泵需要消耗有效功，故二冲程机的升功率比四冲程机仅大50％ ~70％。 二冲程机转矩的周期性波动较小，当要求飞轮旋转的不均匀度相同时，其飞轮尺寸、质量要比同缸数的四冲程机小。 二冲程机的缺点是换气效果较差，新鲜充量与废气容易相混，残余废气系数大，致使其经济性、ＨＣ、排烟等性能均不如四冲程机，在相同额定工况时，二冲程汽油机的燃油消耗率比四冲程机高20％ ~30％，部分负荷时燃油消耗率更高。 由于与同转速的四冲程机相比，单位时间内的燃烧次数提高一倍，故燃烧噪声大，NOx排放量高，且热负荷高，冷却困难，容易出现排气口处和活塞顶局部过热，喷油孔堵塞，针阀咬死，甚至活塞拉缸等现象。 为了发挥其优点，解决存在的问题，近年来，国内外对中、小型二冲程发动机进行了大量的试验研究，采用新技术、新材料、新工艺，使其实用化前景十分可观。 日本丰田汽车公司除研制出S-2型二冲程直列六缸水冷汽油机外，还研制出S-2型二冲程直列四缸水冷柴油机(主要性能见表2-4)，该机具有低噪声、低振动、运转平稳的特点，由于汽缸内最高燃烧压力有所下降，故其怠速稳定性比目前四冲程柴油机好。 此外，日本、西欧和美国的一些汽车公司正在对二冲程发动机的一些高难度课题进行研究，如采用微机控制扫气，控制可变排气口和燃油喷射等，这些研究成果将使二冲程发动机燃烧更加充分，工作性能更加完善，应用范围更加广泛。 第六节结束 本章结束 (二)动态效应的应用 图2-24所示的是一个进气管长度可变的进气控制系统。在发动机低速运转时，进气控制阀关闭，管道变长，当发动机高速运转时，进气控制阀打开，管道变短。 图2-25所示的为进气管长度无级变化的进气系统示意图， 这种系统可利用动态效应充气，在发动机的所有转速范围内都能达到最佳效果。 图2-26所示的是使用长度不可变、二级可变和无级可变进气管的最大平均有效压力Pemax比较， 显然后者在各转速下都获得了大的?c，其动力性能比前两者的都好。 二、可变气门正时及升程技术 由前述已知，为获得最大的充量系数，减少泵气损