《汽车发动机原理（第5版）》 课件 颜伏伍 第1、2章 发动机的性能、 发动机的换气过程.ppt

*发动机原理*二、换气损失换气损失是由排气损失和进气损失两部分组成，如图所示，图a为非增压，b为增压。W—自由排气损失Y—强制排气损失X—进气损失Y+X-d—泵气损失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，称为排气损失。它可分为自由排气损失和强制排气损失。自由排气损失(图中面积W)：它是因排气门提前打开，排气压力线从b开始偏离理想循环膨胀线，引起膨胀功的减少。强制排气损失(图中面积Y)：它是活塞将废气推出所消耗的功。*随着排气提前角增大，自由排气损失面积增加，强制排气损失面积减小，如图中b曲线；如排气提前角减少则强制排气损失面积增加，如图中c曲线。所以最有利的排气提前角应使面积（W+Y）之和最小（如曲线a）。排气提前角对排气损失的影响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)，损失的功相当于X所表示的面积，称为进气损失。与排气损失相比，它相对较小。3.换气损失与泵气损失排气损失与进气损失之和称为换气损失，如图2-3中面积(W+X+Y)所示。实际示功图中将面积(X+Y-d)所表示的负功称为泵气损失。*第二节四冲程发动机的充气效率一、充气效率充气效率（亦称充量系数）ηv是实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质的质量的比值。式中：m1、V1—实际进入气缸的新鲜工质的质量、体积(进气状态)ms、Vs--进气状态下充满工作容积的新鲜工质的质量、气缸工作容积汽油机：ηV=0.7-0.85柴油机：ηV=0.75-0.90增压发动机：ηV=0.90-1.05进气状态下，在非增压发动机上一般采用当时、当地的大气状态；在增压发动机上，采用增压器出口的压力状态。ηV值高，代表每循环进入一定气缸容积的新鲜工质量多，则发动机功率和转矩可增加，动力性能好。实际发动机充气效率可直接测定，用流量计测出发动机每小时实际充气量(m3/h)，理论充气量V(m3/h)由下面的公式算出:式中: Vs——气缸工作容积(L)； i——气缸数； n——发动机转速(r/min)。二、充气效率的影响因素如图所示，气门关闭时：汽缸容积为：+缸内气体质量：残余废气质量：汽缸新鲜充量为：考虑进排气门迟闭角的影响：充气效率可表示为：假定残余废气与新鲜充量的气体常数近似相等，并将气体状态方程：带入上式可得：经过整理可表示为：由此可知，影响进气效率的因素主要有：进气（或大气〕的状态（ps、Ts）进气终了时气体压力及温度（pa，Ta）残余废气系数（γ）压缩比（ε）气门正时（ξ）三、影响因素分析1.进气终了压力papa对ηV有重要影响，pa愈高ηV值愈大。 式中，△pa为气体流动时，克服进气系统阻力而引起的压降(kPa)。一般可写成：式中：λ为管道阻力系数；ρ为进气状态下气体密度（kg/m3）；v为管道内气体的流速（m/s）。△pa为气体流过进气道的各段管道时所产生的压降的总和。阻力包括局部阻力和沿程阻力；其中进气阀处是进气系统中截面最小、流速最大的地方。汽车转速升高，进气速度增加，pa迅速下降*汽油机由图2-6可知：1）当节气门开度一定，转速增加，pa下降。2）当节气门开度逐渐减小时，pa下降，而且节气门开度越小，pa下降的速度越快在柴油机上，调节负荷是通过改变喷入气缸的燃料量而进入气缸的空气量基本不变，在进气系统一般不设调节负荷的节流装置，故流动阻力基本不变，进气终了的压力随负荷的变化很小。*发动机原理*2.进气终了的温度TaTa高，充气效率值小，应尽量降低Ta一般进气终了的温度Ta高于进气状态温度Ts1）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热2）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热3）为了使液体燃料在进气管中蒸发，以便均匀地与空气混合而进入气缸，一般都利用废气或冷却水热量对进气管加热，故空气经过进气管时受热而温度升高。*发动机原理*3.残余废气系数γγ值大，ηV下降，同时燃烧恶化，特别是在汽油机低负荷运转时，因节气门开度小，新鲜充量减少，残余废气系数会大大增加，稀释可燃混合气，使燃烧过程缓慢，从而造成汽油机低负荷工作不稳定，经济性和排放性能变差。排气终了时，排气管内废气的压力高，说明残余废气密