第二章-发动机的换气过程PPT课件.pptxVIP

第二章发动机的换气过程;§1-1四冲程内燃机的换气过程;.;一、自由排气阶段：;在排气门提前开启时，气缸内压力p约为0.2～0.5MPa，与排气管内压力Pr之比大于临界值1.9，排气的流动处于超临界状态，废气以当地声速c（m/s）流过排气门，废气流量与气体压差无关，仅取决于气缸内气体的状态和气门开启有效截面积。;在亚临界排气阶段，废气流量决定于气缸内和排气管内的压力差。某一时刻，气缸内和排气管内的压力接近，则自由排气阶段结束。自由排气阶段一般在下止点后10～30oCA才结束。

（自由排气阶段=超临界流动阶段+部分亚临界流动阶段）;在此阶段缸内气体的状态由活塞的运动速度与位置、气门有效流通截面的变化规律以及排气管内的气体状态等共同决定。

排气迟闭的原因：为减少排气所消耗的功与缸内的残余废气量，充分利用气流的惯性效应，实现后排气，排气门需要推迟关闭。但过大的排气迟闭会导致废气倒流。当废气从气缸流出的流动过程刚刚停止时，就是理想的排气门关闭时刻.

排气门迟闭角为?4=10～70°CA。;三、进气过程：从进气门开启到关闭，内燃机吸入的新鲜充量的

整个过程。;为了利用吸气过程中产生的高速气流的惯性，进气门必须在下止点后适当曲轴转角才完全关闭，实现过后充气，以增加气缸内充气量。进气迟闭角一般为下止点后20-60oCA。;特点：1.进气管、气缸、排气管三者相通，有利于扫气增加。

2.新鲜冲量的冷却有利于降低缸内温度。

;气门叠开角的确定：;叠开角过大的问题：

a.会使气门与活塞发生干涉，活塞上的气门避让坑相应地要加深，直接影响燃烧室气体运动的合理组织以及压缩比的大小。

b.过多的扫气空气也会加重涡轮增压器的负担。

c.增压汽油机，新鲜充量中含有燃料，利用新鲜充量进行扫气将导致燃料的损失以及未燃碳氢排放物的增加，故叠开角仍较小。;五、四冲程内燃机换气损失;.;排气门开启到吸气行程开始缸内压力达到或接近进气管压力之前，在此阶段所损失的功称为排气损失;发动机转速不变时，排气提前角较小时，内燃机的膨胀损失小???但活塞的推出功损失将会增加。;2、进气损失;定义：每循环实际进入气缸的新鲜充量m1与以进气管内状态充满气缸的工作容积的理论充量msh之比。

设残余废气系数为?r，则残余废气质量为?rm1，进气后缸内质量。;二、影响充量系数各种因素;;;（六）配气定时;1）降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力Pa。;§2-3减少进气系统的阻力;2、时面值

在时间微元dt内通过气门的气体流量为dm=?vmfdt。

整个气门开启时间内的气体流量为

m=?Vmfdt

式中的fdt称为气门的时面值，气门的通过能力与气门的时面值有关。

式中的Vm是进气门处气体的平均流速;式中的fd?称为气门的角面值。气门机构的结构设计、配气相位一定时，气门的角面值就一定，与发动机转速变化无关。但气门的时面值与发动机转速成反比。当发动机转速升高时，气门的时面值下降，充气效率?v降低。;3、进气马赫数Ma

;4、气门直径和气门数

进气门直径一般比排气门直径大15%~20%。因为排气流速高于进气流速，按进、排气流量相等原则，可以进大、排小；其次，排气门热负荷较进气门严重，减小排气门直径可以减少排气门受热面积，降低热负荷。;.;3）有利于形成结构紧凑的半球型燃烧室，改善燃烧；

4）排气门热负荷低。

多气门缺点：结构复杂，传动布置困难。;5、气门升程—即气门最大升程。

气门升程大，可增加气门通过时面值，提高充气效率，但气门最大负加速度大，气门容易发生飞脱、反跳等不正常开启现象。因此，最大气门升程与气门阀盘直径之比一般取0.26～0.28。;6、减少气门处的流动损失

气门头部到杆身的过渡形状、气门与气门座的锐边等，都会影响气流的剥离，从而影响流量系数。如在进气门升程较小时，气门周围的气流部分发生倒流，减少了进气通道截面积，即减少了进气量。这当然与进气道的几何形状设计有关，如国外的进气道出口要求机械加工倒角、要求流线型几何形状设计。;二、进气道、进气管—保证足够的流通截面积，避免转弯（柴油机螺旋进气道除外）及截面突变，提高气道内表面的铸造光洁度，以减小阻力，提高ηv。;对汽油机而言，采用直线型进气道可最大限度减少进气阻力。这一设计思想也体现在现代车用直喷式柴油机的进气道设计上，主进气