第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程第二章：內(nèi)燃機(jī)循環(huán)及性能評(píng)價(jià)從熱力學(xué)循環(huán)角度，闡述能量轉(zhuǎn)換的基本原理、評(píng)價(jià)方法及傳遞過(guò)程第三章：換氣過(guò)程從氣缸連續(xù)做功角度，闡述怎樣實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)工質(zhì)的更換、如何評(píng)價(jià)換氣過(guò)程？以及改善換氣過(guò)程的途徑。

直接影響氣缸的做功能力——如何評(píng)價(jià)？結(jié)構(gòu)上換氣過(guò)程的實(shí)現(xiàn)：配氣機(jī)構(gòu)+驅(qū)動(dòng)概述：3-1四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程（如何實(shí)現(xiàn)？）3-2充氣效率及其影響因素（如何評(píng)價(jià)？）3-3提高充氣效率的措施（如何改進(jìn)？）3-4內(nèi)燃機(jī)增壓（應(yīng)用）3-5內(nèi)燃機(jī)廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)要點(diǎn)：換氣過(guò)程評(píng)價(jià)方法、充氣效率的定義；

影響因素；

改善換氣過(guò)程的主要措施第三章的主要內(nèi)容：3-HOW3-1四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程——損失的來(lái)源作用：排除廢氣，充入新鮮氣體，為QW做物質(zhì)準(zhǔn)備。物理過(guò)程：換氣中缸壓、排氣背壓、進(jìn)排氣門(mén)流通面積的變化換氣過(guò)程：排氣+進(jìn)氣換氣原理

1.排氣過(guò)程：氣門(mén)開(kāi)啟~關(guān)閉=180+

oi+

oc由缸壓分為自由排氣和強(qiáng)制排氣

1）自由排氣

排氣門(mén)提前開(kāi)：30~80

CA此時(shí)：排氣速度：聲速

超臨界排氣：總排氣量的60%排氣量

缸內(nèi)氣體狀態(tài)和排氣門(mén)有效流通截面積;與n、pb等無(wú)關(guān)2）強(qiáng)制排氣：下止點(diǎn)到上止點(diǎn)；活塞推出，主要克服排氣阻力。排氣遲關(guān)角：10~35°CA

利用高速的氣流慣性盡可能多排氣。2.進(jìn)氣過(guò)程：進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟~關(guān)閉=180+

io+

ic活塞下行，體積增加，氣缸真空，吸氣；提前角：0~40

CA

足夠開(kāi)啟面積，

阻力；遲關(guān)角：20~70

CA

利用氣流慣性，多進(jìn)氣隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況，設(shè)計(jì)或控制最佳進(jìn)氣遲關(guān)角，對(duì)改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能至關(guān)重要。3.配氣定時(shí)及氣門(mén)疊開(kāi)現(xiàn)象配氣相位圖：進(jìn)氣相位排氣相位非增壓：20~80°CA

增壓：80~160°CA氣門(mén)疊開(kāi)現(xiàn)象：在進(jìn)氣上止點(diǎn)，因進(jìn)氣提前角和排氣遲關(guān)角的存在，使進(jìn)、排氣

門(mén)同時(shí)開(kāi)啟的現(xiàn)象。作用：掃氣、冷卻，多進(jìn)氣；缺點(diǎn)：過(guò)大時(shí)倒流。4.換氣損失換氣損失=進(jìn)氣損失(X)+排氣損失(W+Y)W:膨脹損失W:膨脹損失泵氣損失=Y+X-d1）排氣損失：包括自由排氣：排氣門(mén)提前開(kāi)引起的膨脹功減小W

又稱(chēng)彭脹損失強(qiáng)制排氣：活塞推出廢氣所消耗的功Y；確定排氣提前角的原則：使W+Y

最小提前角過(guò)大：W過(guò)大，工質(zhì)做工能力損失；提前角過(guò)?。鹤杂膳艢舛危沙隽可?，強(qiáng)制排氣阻力，Y

2）進(jìn)氣損失：進(jìn)氣系統(tǒng)阻力

進(jìn)氣中氣缸壓力低于大氣

壓力的損失X。所以：換氣損失=W+Y+X

泵氣損失=X+Y-d進(jìn)氣損失<排氣損失，但直接影響充氣效率

對(duì)E/G性能具有重要影響。減小泵氣損失是改善E/G動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，提高升功率的有效措施。

增壓技術(shù)回收利用W思考題：1）四沖程內(nèi)燃機(jī)換氣過(guò)程是如何進(jìn)行的？2）換氣損失都包括哪些？3）泵氣損失指什么？4）如何確定配氣相位？5）氣門(mén)疊開(kāi)角有何作用？3-2充氣效率及影響因素：怎樣評(píng)價(jià)和分析換氣過(guò)程？換氣過(guò)程的評(píng)價(jià)：殘余廢氣系數(shù)評(píng)價(jià)換氣的完善程度；

充氣效率：評(píng)價(jià)氣缸的進(jìn)氣能力。一、充氣效率：實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮充量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮充量之比。

v的測(cè)量方法：用流量計(jì)測(cè)每小時(shí)實(shí)際充量：V′1[m3/h]而每小時(shí)理論充量為：則進(jìn)氣狀態(tài)：非增壓：大氣狀態(tài)增壓：壓氣機(jī)出口二、影響

v因素設(shè)下止點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)氣體總質(zhì)量為所以，1)pa：pa

，進(jìn)氣阻力，

v

流動(dòng)阻力和轉(zhuǎn)速關(guān)系：

進(jìn)氣阻力的主要措施：進(jìn)氣管長(zhǎng)度（可變）、轉(zhuǎn)彎半徑，管道內(nèi)表面粗糙度；氣流速度∝n；增壓。2）

和

r：

，Vc

，

r

，

v

r

，

v

，同時(shí)燃燒惡化。汽油機(jī)：

=6~12；

r=0.05~0.16

柴油機(jī)：

=14~18；

r=0.03~0.06；增壓：

r=0.0~0.03

3)配氣定時(shí)：

指進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)V`1與氣缸總?cè)莘eVa之比

=V`1/Va<1;

V`1∝進(jìn)氣遲關(guān)

ic，

ic對(duì)

v的影響：∝

ic時(shí)刻氣流慣性利用情況，即∝?pa；對(duì)一定n，存在最佳配氣相位，使（?pa）

，即

氣流慣性進(jìn)氣能力，

v

；所以，需合理選配配氣相位VVT技術(shù)。4）進(jìn)氣狀態(tài)：:||高原修正問(wèn)題思考題1）如何評(píng)價(jià)換氣過(guò)程？評(píng)價(jià)參數(shù)的定義及其物理意義？2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)如何測(cè)量充氣效率的？3）影響充氣效率的因素有哪些？3-3提高充氣效率的措施措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)阻力

1）進(jìn)氣門(mén)：阻力最大on進(jìn)氣系統(tǒng)（1）氣門(mén)的流通能力——時(shí)面值或角面值:

氣門(mén)的豐滿系數(shù)：

=6nt；f：dt內(nèi)氣門(mén)開(kāi)啟的面積保證氣門(mén)動(dòng)力學(xué)要求的前提下，盡可能提高。（2）進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma：評(píng)價(jià)氣門(mén)處氣流狀態(tài)對(duì)

v影響氣門(mén)處氣流平均速度：有效時(shí)面值：

∴增加F(t)是降低進(jìn)氣阻力，減小Ma，提高

v的重要的手段。定義：氣門(mén)處的平均速度與當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐穆曀僦葰忾T(mén)平均通過(guò)面積當(dāng)Ma>0.5時(shí)，

v

急劇下降；所以，即使↑n，因單位時(shí)間充氣量無(wú)法增加；功率得不到提高。故，必控制Ma。限制Ma的措施：合理的配氣相位；優(yōu)化匹配活塞平均速度、氣缸直徑及氣門(mén)直徑

（3）多氣門(mén)結(jié)構(gòu)：

進(jìn)氣流通面積的方法：氣門(mén)直徑、氣門(mén)數(shù)

布置。增大氣門(mén)直徑dj>dp；原因？氣門(mén)升程L:盡可能

L；一般，最大升程與氣門(mén)直徑比：L/dj=0.26~0.28多氣門(mén)：減小氣門(mén)處的流動(dòng)損失

4氣門(mén)：2進(jìn)2排；5氣門(mén)：3進(jìn)2排氣門(mén)頭部到桿身的過(guò)渡形狀——流線形（4）改善配氣機(jī)構(gòu)：多氣門(mén)頂置布置。凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)：SVOHVSOHCDOHC同名氣門(mén)排成兩列時(shí)S同名氣門(mén)排成一列時(shí)D取消搖臂，提高氣門(mén)響應(yīng)性；但凸輪升程受限2）進(jìn)氣道形狀及進(jìn)氣管長(zhǎng)度進(jìn)氣道：形成進(jìn)氣渦流、滾流流動(dòng)損失增加。

合理設(shè)計(jì)進(jìn)氣道，形狀漸縮，內(nèi)壁面光滑，避免氣流急轉(zhuǎn)彎；

進(jìn)氣管阻力：歧管等長(zhǎng)度適當(dāng)，內(nèi)表面光滑，避免界面突變；

可變進(jìn)氣管長(zhǎng)——波動(dòng)效應(yīng)。3）空濾器：作用：濾清，消聲保證濾清的前提下盡可能減少阻力措施二、合理選擇配氣定時(shí)n1n2進(jìn)氣遲關(guān)角對(duì)性能的影響：

c=40CA:n=n1時(shí)，

vmax;n<n1：慣性小，倒流，

v

n>n1：氣門(mén)關(guān)，流動(dòng)損失，

v

c=60CA：n1

vmax

n2;

vmax2<

vmax1,低速性惡化，但n2>n1，高速性；兼顧高低速措施：電控可變1）可變配氣相位機(jī)構(gòu)（1）MIVEC（MitsubishiInnovativeValvetimingandliftElectronicControl）系統(tǒng)：特點(diǎn)：高低速2段式電控可變配氣相位的控制機(jī)構(gòu)

高速搖臂高速凸輪低速凸輪低速搖臂T型柄低速：控制油壓不起作用高速：控制油壓起作用休缸控制狀態(tài)高速控制模型：高速凸輪工作，低速凸輪空轉(zhuǎn)；進(jìn)排氣凸輪升程，配氣相位低速控制模型：高速凸輪空轉(zhuǎn)，低速凸輪工作；進(jìn)排氣凸輪升程，配氣相位休缸控制模型:

高低速凸輪都空轉(zhuǎn)氣缸不換氣停止工作。MIVEC的控制效果及MIVEC的MD控制功能高低速運(yùn)行模式切換點(diǎn)轉(zhuǎn)矩相同

以免沖擊振動(dòng)：效果PeMD（ModulatedDisplacement）控制效果：泵氣損失、冷損、排損

減小機(jī)械損失約44%；熱效率可提高17%左右(2)

VVT-i(VariableValveTiming-intelligent)系統(tǒng)：特點(diǎn)：隨n可連續(xù)改變進(jìn)氣凸輪軸相對(duì)曲軸的位置

改變配氣相位。1-油壓控制閥2-VVT-i皮帶輪

3-螺旋齒輪4-曲軸位置傳感器5-機(jī)油泵6-凸輪轉(zhuǎn)角傳感器系統(tǒng)組成：控制原理：驅(qū)動(dòng)：油壓控制柱塞齒輪4左右移動(dòng)，此時(shí)

1-遲后側(cè)油壓室2-進(jìn)角側(cè)油壓室3-內(nèi)齒輪4-柱塞齒輪5-外齒輪6-帶輪柱塞內(nèi)外表面形成反向螺旋齒輪

內(nèi)齒與凸輪軸蝸桿嚙合3相對(duì)曲軸偏轉(zhuǎn)

外齒與外齒輪5嚙合

帶輪6同步旋轉(zhuǎn)柱塞控制氣門(mén)重疊角實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR柱塞和凸輪軸構(gòu)成de渦輪蝸桿傳動(dòng)原理：ECU控制油壓柱塞左右移動(dòng)凸輪軸相對(duì)帶輪轉(zhuǎn)一定角度配氣相位連續(xù)可變。油壓室（遲后）油壓室（進(jìn)角）凸輪軸外齒蝸桿與柱塞內(nèi)齒嚙合帶輪內(nèi)齒與柱塞外齒嚙合帶輪與曲軸鏈傳動(dòng)曲軸傳動(dòng)帶帶輪外齒輪柱塞齒輪凸輪軸2）凸輪驅(qū)動(dòng)液壓控制式可變配氣機(jī)構(gòu)1-電磁閥2-搖臂3-凸輪4-油壓柱塞凸輪到氣門(mén)之間為高壓油路，內(nèi)設(shè)油壓柱塞，由凸輪驅(qū)動(dòng)凸輪經(jīng)搖臂將其升程轉(zhuǎn)換為柱塞位移

通過(guò)液壓控制

氣門(mén)開(kāi)啟。改變搖臂支點(diǎn)位置控制配氣定時(shí)電磁閥控制油壓腔內(nèi)油壓控制氣門(mén)的不同升程3)無(wú)凸輪液壓式可變配氣機(jī)構(gòu)用電磁閥將高壓共軌內(nèi)油量進(jìn)行合理分配

控制油壓柱塞位置

控制氣門(mén)升程。組成：1-油壓柱塞2-位移傳感器3-彈簧4-數(shù)字脈沖5-三向閥油壓式可變配氣機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：控制自由度高，提高進(jìn)排氣效率

氣門(mén)的豐滿系數(shù)接近1；主要缺點(diǎn)：存在氣門(mén)落座速度的控制、電磁閥工作可靠性、以及成本高的問(wèn)題。為精確控制氣門(mén)升程設(shè)置氣門(mén)位移傳感器措施三、有效利用進(jìn)氣管長(zhǎng)度及氣流的動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)氣管對(duì)

v的影響：進(jìn)氣管長(zhǎng)度

進(jìn)氣系統(tǒng)阻力；波動(dòng)效應(yīng)

管道內(nèi)壓力波動(dòng)

1）可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度：從

進(jìn)氣阻力角度，越短越好；但進(jìn)氣管長(zhǎng)度

低速充氣效率

，且峰值

，因?yàn)椋?/p>

低速

低速區(qū)：進(jìn)氣管長(zhǎng)時(shí)氣流速度低，流動(dòng)損失不明顯；動(dòng)態(tài)波動(dòng)效應(yīng)，

v

高速區(qū)：進(jìn)氣管長(zhǎng)氣流速度高，流動(dòng)損失明顯，

v

高速2）動(dòng)態(tài)效應(yīng)：慣性效應(yīng)波動(dòng)效應(yīng)

用發(fā)動(dòng)機(jī)間歇進(jìn)排氣產(chǎn)生的進(jìn)排氣管內(nèi)壓力波來(lái)

v慣性效應(yīng)：利用進(jìn)氣行程中產(chǎn)生的壓力波，在進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉之前進(jìn)氣門(mén)處出現(xiàn)正壓波

v的效果。

慣性效應(yīng)原理1-活塞(手)2-氣缸容積（彈簧）3-進(jìn)氣閥4-進(jìn)氣管氣體質(zhì)量（重塊）壓力波：活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)氣缸容積變化而產(chǎn)生負(fù)壓引起活塞：激振源；缸內(nèi)容積：彈簧;管內(nèi)氣流柱：慣性質(zhì)量。本次進(jìn)氣行程中，進(jìn)氣壓力波的固有頻率：當(dāng)轉(zhuǎn)速為n時(shí)，進(jìn)氣頻率

：c：進(jìn)氣管內(nèi)氣體的聲速；L：進(jìn)氣管當(dāng)量長(zhǎng)度則定義波動(dòng)次數(shù)

：由此確定慣性增壓n所對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣管長(zhǎng)度L(2)波動(dòng)效應(yīng)：

利用進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉后的進(jìn)氣管內(nèi)壓力波，來(lái)提高氣缸進(jìn)氣量的效果需進(jìn)氣管長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，故與慣性效應(yīng)同時(shí)考慮。進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉：氣門(mén)處向外傳正壓波，至管端反射;管端開(kāi)口邊界:反相，負(fù)壓波；負(fù)壓波至氣門(mén)處

反射負(fù)壓；負(fù)壓波至管端

反射正壓波。周而復(fù)始。正壓波與進(jìn)氣過(guò)程重合時(shí)可提高充氣效率波動(dòng)效應(yīng)：氣體壓力波在進(jìn)氣管道內(nèi)2個(gè)來(lái)回完成一次振動(dòng)，其固有頻率為：故，波動(dòng)效應(yīng)的波動(dòng)次數(shù)為：當(dāng)qb=1,2,…時(shí)波動(dòng)效應(yīng)與進(jìn)氣同步,氣門(mén)開(kāi)啟期與負(fù)壓波重合，

v

當(dāng)qb=1.5,2.5,…時(shí),氣門(mén)開(kāi)啟期間與正壓波重合，

v

3）慣性可變諧振增壓進(jìn)氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)效應(yīng)是進(jìn)氣管內(nèi)壓力波的諧振結(jié)果

諧振效果同側(cè)的1/3/5缸和2/4/6缸各采用獨(dú)立進(jìn)氣共振管、穩(wěn)壓箱和各自的進(jìn)氣支管。穩(wěn)壓箱和各進(jìn)氣支管長(zhǎng)度構(gòu)成該氣缸慣性增壓系統(tǒng)。長(zhǎng)進(jìn)氣管2、穩(wěn)壓箱以及各氣缸構(gòu)成各自的共振系統(tǒng)。圖3-21慣性可變共振諧振管1-雙節(jié)氣門(mén)2-共振管長(zhǎng)3-慣性增壓4-切換閥5、7-共振增壓6-進(jìn)氣支管慣性增壓共振管低速時(shí)：第①缸進(jìn)氣終了進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉前，因進(jìn)氣壓縮波作用，兩個(gè)穩(wěn)壓箱內(nèi)氣柱經(jīng)共振管共振

壓力波反射到第1缸，

進(jìn)氣充量，此時(shí)慣性增壓系統(tǒng)停止工作。令，共振長(zhǎng)管內(nèi)的氣流質(zhì)量簡(jiǎn)化為慣性質(zhì)量（重塊）；兩個(gè)穩(wěn)壓箱簡(jiǎn)化為2個(gè)彈簧。則，共振管內(nèi)的氣柱在2個(gè)彈簧的作用下振動(dòng)。

相對(duì)共振管進(jìn)氣支管（慣性系統(tǒng)）很短、進(jìn)氣時(shí)氣缸容積相對(duì)穩(wěn)壓箱容積很小，所以慣性很小可忽略。高速時(shí)：共振管內(nèi)的氣流及2個(gè)穩(wěn)壓箱（軟彈簧）的氣流因其固有頻率低而不共振；

只有短的慣性系統(tǒng)的氣柱共振而

v

①主要影響

r；因排氣能量大，溫度高，所以排氣壓力波振幅大、傳播速度快、排氣波動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)烈；

利用排氣波動(dòng)效應(yīng)，氣門(mén)重疊期產(chǎn)生負(fù)壓，多排氣，減少殘余廢氣，減小泵氣損失，充氣效率。措施四、排氣管的波動(dòng)效應(yīng)思考題1）提高充氣效率的具體措施有哪幾方面？分析不同措施提高充氣效率的基本原理。2）進(jìn)氣馬赫數(shù)如何定義？對(duì)馬赫數(shù)有何要求？為什么？3）典型的可變配氣機(jī)構(gòu)有哪些？分別有何特點(diǎn)？4）進(jìn)氣慣性效應(yīng)和波動(dòng)效應(yīng)有何區(qū)別？5）車(chē)用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管可變控制技術(shù)有何意義？3.4增壓技術(shù)：意義

pa，進(jìn)氣量一、分類(lèi)增壓的目的：

a，氣缸充量，r，升功率，be和排放1)壓氣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式不同：機(jī)械增壓—機(jī)械損失

廢氣渦輪增壓—回收廢氣能量氣波增壓機(jī)械增壓種類(lèi)：離心式，b)羅茨式c)滑片式，d)螺旋式e)轉(zhuǎn)子活塞式利用排氣壓力波壓縮進(jìn)氣2)渦輪和增壓器復(fù)合方式：

廢氣能量回收率，

t

根據(jù)渦輪位置分三種：a)串聯(lián)后復(fù)合增壓

b)串聯(lián)前復(fù)合增壓

c)并聯(lián)復(fù)合增壓渦輪轉(zhuǎn)速：50000~180000r/min；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1800~4000r/min；故均設(shè)減速器和離合器a)b)c)3)雙增壓方式：意義兼顧高低速直列雙增壓：小型/大型增壓器串聯(lián)；低速：小型增壓器工作中高速：大型增壓器切換閥切換閥并列雙增壓：采用2個(gè)小型增壓器兼顧高低速避免各缸排氣干涉4）雙級(jí)增壓：

指將兩個(gè)增壓器串聯(lián)起來(lái)由此實(shí)現(xiàn)高增壓的增壓方式。

布置方式：與直列雙增壓類(lèi)似，但取消切換閥。前置增壓器為一級(jí)增壓，后置增壓器為二級(jí)增壓。作用：二級(jí)增壓器是在一級(jí)增壓器增壓的基礎(chǔ)上再次增壓，由此實(shí)現(xiàn)高增壓。存在的問(wèn)題：很難兼顧高低速性能。措施：為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)高低速性能

常采用混合雙級(jí)增壓方式，即前置的一級(jí)增壓器采用機(jī)械增壓或電動(dòng)增壓方式；或可變?cè)鰤浩鳎╒VT/VGS）。優(yōu)點(diǎn)：

a，

PL和比功率，

單位功率造價(jià)；改善經(jīng)濟(jì)性；常用較大空燃比

HC、CO和碳煙排放;相對(duì)自然吸氣，回收排氣能量，

t，

排噪聲;增壓后，缸內(nèi)壓力和溫度提高，滯燃期縮短，有利于降低壓力升高率和燃燒噪聲。二、增壓技術(shù)的特點(diǎn):缺點(diǎn)：機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷

，影響工作可靠性和耐久性需限制缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力。不能兼顧高低速；加速響應(yīng)特性惡化。

從排氣能量變化到進(jìn)氣壓力的建立，需一定時(shí)間三、廢氣渦輪增壓器的能量回收根據(jù)排氣能量利用方式渦輪增壓器分為：定壓增壓脈沖增壓1)定壓渦輪增壓系統(tǒng)最大能量的回收：排氣狀態(tài)b下，廢氣最大做功能力=面積b-f-1-b；由b狀態(tài)膨脹到渦輪入口(pT)的能量=面積b-e-5-b

；動(dòng)能在穩(wěn)壓箱內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱量加熱廢氣

渦輪入口狀態(tài)由e變?yōu)閑`實(shí)際推動(dòng)渦輪工作的能量=面積2-4-e`-f`-2+面積i-g-4-2（掃氣）4能量平衡：推動(dòng)渦輪工作的能量

渦輪機(jī)效率=渦輪機(jī)推動(dòng)壓氣機(jī)做功所消耗的能量。特點(diǎn)：增壓后

泵氣正功=面積a-5-4-3-a

。定壓增壓

排氣能量利用效率低：從損失能量5-b-e-5中只能回收一小部分，損失脈動(dòng)能量；定壓增壓

低速轉(zhuǎn)矩特性和加速響應(yīng)特性較差。WC=面積i-g`-a-0=面積2-3-a-0+面積i-g`-3-2掃氣所需能量進(jìn)氣壓力pb壓入氣缸所需能量

C:壓氣機(jī)效率

m:機(jī)械效率(增)2）脈沖渦輪增壓系統(tǒng)：目的：盡可能

廢氣能量(b-e-5-b)的回收利用率。特點(diǎn)：將排氣管設(shè)計(jì)成短而細(xì)；

盡可能減小排氣系統(tǒng)容積

使排氣直接迅速?lài)娙霚u輪機(jī)膨脹做功

減小節(jié)流損失。為減小各缸排氣中壓力波的相互干擾；

將相鄰發(fā)火氣缸的排氣支管互相隔開(kāi)，使

同一根排氣管內(nèi)無(wú)其他缸同時(shí)排氣現(xiàn)象。=40%~50%3）定壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)的比較：定壓增壓系統(tǒng)：排氣管容積大，脈動(dòng)能量損失

排氣能量回效率<脈沖增壓；

b<2.5時(shí)

脈沖增壓；

b>2.5時(shí)

定壓增壓脈沖增壓：掃氣性

，因排壓處于波谷

充氣效率，缸內(nèi)高溫零件熱負(fù)荷。加速響應(yīng)性：脈沖增壓>定壓增壓；

排管容積小渦輪效率：脈沖增壓<定壓系統(tǒng)。

流動(dòng)損失

，撞擊葉片損失

；脈動(dòng)壓力造成渦輪機(jī)部分進(jìn)氣。結(jié)構(gòu)：脈沖增壓系統(tǒng)尺寸較大，排氣管比較復(fù)雜四、增壓器的工作原理及特性曲線1）離心式壓氣機(jī)組成：進(jìn)氣道、葉輪、無(wú)葉式擴(kuò)壓管及渦殼等。進(jìn)氣道增壓原理：葉輪機(jī)械能氣流的動(dòng)能離心力

流向葉輪周邊

擴(kuò)壓管減速增壓。

動(dòng)能

動(dòng)能壓力增壓器=離心式壓氣機(jī)+徑流式渦輪機(jī)1．增壓比及絕熱效率增壓比：壓氣機(jī)出口/入口壓力之比，即壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速

幾萬(wàn)轉(zhuǎn)~十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/min

絕熱

絕熱效率：

壓氣機(jī)工作效率表示：壓氣機(jī)實(shí)際消耗的機(jī)械功的有效利用程度結(jié)論：同等增壓條件下，

壓氣機(jī)絕熱效率是減小壓氣機(jī)所消耗功的有效措施?！?/p>

在增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配時(shí)，盡可能選用壓氣機(jī)高效率區(qū)

運(yùn)行。忽略進(jìn)氣道內(nèi)傳熱損失時(shí)，壓氣機(jī)所消耗的機(jī)械功率為：2．壓氣機(jī)特性曲線壓氣機(jī)特性：nc一定時(shí)

b、

b=f(qmb)qmb：壓氣機(jī)流量因,

b

b，

b=f(qmb)特性，決定絕熱效率隨流量的變化趨勢(shì)。通用特性曲線的必要性：避免環(huán)境條件變化的影響在一定大氣條件下測(cè)得的壓氣機(jī)特性參數(shù)，受大氣環(huán)境條件的影響差異很大

選用帶來(lái)不便。根據(jù)氣體流動(dòng)相似原則:喘振線b≥55%，以防堵塞3．壓氣機(jī)內(nèi)的損失撞擊損失：指氣流流入壓氣機(jī)葉輪時(shí)，氣流與葉片撞擊而造成的損失。

提高

b的主要途徑：

摩擦損失和撞擊損失。

合理設(shè)計(jì)葉片形狀、安裝角、擴(kuò)壓器及渦殼形狀。主要包括:摩擦損失：指氣體在流動(dòng)中發(fā)生的摩擦損失氣流內(nèi)部，氣流與工作葉輪表面、擴(kuò)壓器、渦殼內(nèi)表面之間。2）徑流式渦輪機(jī)：將排氣能量

機(jī)械能

組成：蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等。

原理：噴管：排氣能量

動(dòng)能葉片：將高速氣流動(dòng)能機(jī)

械能推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)1．渦輪機(jī)絕熱效率：忽略渦輪通道內(nèi)的傳熱損失，則渦輪機(jī)輸出功率：

增壓器的總效率：指壓氣機(jī)效率、渦輪機(jī)效率及增壓器機(jī)械效率的乘積，即渦輪機(jī)入口排氣溫度需限制在700

（柴）以?xún)?nèi)。渦輪機(jī)效率與渦輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)損失、撞擊損失和余速損失有關(guān)2．渦輪機(jī)特性曲線

渦輪機(jī)特性：由排氣滯止參數(shù)計(jì)算的

T，排氣質(zhì)量流量，渦輪轉(zhuǎn)速及渦輪效率之間的變化關(guān)系。根據(jù)相似原理，用折合流量和折合轉(zhuǎn)速繪制通用曲線

渦輪轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨

T

，存在堵塞流量

流速達(dá)到聲速。再縮小流通截面積不僅不能提高流速，反而只增加流動(dòng)阻力。思考題1）根據(jù)壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式增壓器分為幾種？不同類(lèi)型增壓器分別有什么特點(diǎn)？2）內(nèi)燃機(jī)增壓的實(shí)質(zhì)什么？有何意義？3）對(duì)渦輪增壓，雙增壓和雙級(jí)增壓有何區(qū)別？分別有何用途？4）定壓渦輪增壓系統(tǒng)和脈沖增壓系統(tǒng)有何區(qū)別？5）如何評(píng)價(jià)渦輪增壓器的工作性能？6）如何制取壓氣機(jī)的通用特性曲線？3.5EGR系統(tǒng)（廢氣再循環(huán)）殘余廢氣系數(shù)

r=mr/m1：評(píng)價(jià)氣缸換氣過(guò)程的完善程度

而EGR：調(diào)節(jié)混合氣成分，

混合氣總熱容

控制燃燒速率，

Tz，有效降低NOx。一、EGR率定義：無(wú)EGR時(shí)空氣流量有EGR時(shí)的空氣流量其中EGR流量GEGR：

定義2：EGR混合后的CO2濃度流經(jīng)EGR管氣體的度

CO2濃度大氣中的CO2濃度需專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備

定義1：二、EGR對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

汽油機(jī)實(shí)施EGR：進(jìn)氣流量

，但噴油量也

，

A/F保持不變。EGR的作用：

加熱混合氣，與殘余廢氣一起稀釋混合氣，工質(zhì)總熱容，

燃燒速度，

i，Tz

，NOx

汽油機(jī)實(shí)施EGR率=0%~25%時(shí)，NOx排放量可降低50%~70%左右。柴油機(jī)實(shí)施EGR：

進(jìn)入氣缸的空氣量

噴油量不變

混合氣變濃；結(jié)果

缸內(nèi)氧和氮濃度

；同時(shí)廢氣的惰性作用

混合氣熱容

，抑制燃燒，

Tz。

柴油機(jī)廢氣中含氧量>>汽油機(jī)，而CO2含量少

可實(shí)施較大EGR率=40%~50%。柴油機(jī)實(shí)施EGR后，在保持經(jīng)濟(jì)性不變的前提下，可有效降低NOx排放量。三、EGR系統(tǒng)1）汽油機(jī)的EGR系統(tǒng)：機(jī)械式和電控式兩種

機(jī)械式EGR系統(tǒng)：進(jìn)氣壓力和排氣壓力來(lái)調(diào)節(jié)EGR閥開(kāi)度

控制EGR率。缺點(diǎn)：所能控制的EGR率較小≈5~15%，且控制自由度受限制。電控EGR系統(tǒng)：由ECU控制電磁閥

任意控制EGR率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可精確地實(shí)施較大的EGR率（≈15~20%）。系統(tǒng)組成：由EGR閥及其控制系統(tǒng)構(gòu)成EGR閥結(jié)構(gòu)：與機(jī)械式基本相同；將EGR閥的負(fù)壓控制系統(tǒng)

電控式

用專(zhuān)用電磁閥控制負(fù)壓室真空度

安裝在發(fā)電機(jī)上的真空泵提供。1．EGR開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)有三種：簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)式；

EGR率可變式；背壓修正式。ECU電磁閥EGR閥ECUVCM電磁閥EGR閥EGR率可變式：由臺(tái)架標(biāo)定:EGR率-n-進(jìn)氣量三維MAP;

ECU判斷E/G工況

控制電磁閥

控制VCM閥的開(kāi)關(guān)時(shí)刻

調(diào)節(jié)負(fù)壓室真空度

控制EGR閥不同開(kāi)度實(shí)現(xiàn)EGR率de控制。EGR閥位移傳感器ECU電磁閥2．EGR閉環(huán)控制系統(tǒng)：提高EGR率的控制精度特點(diǎn)：EGR閥開(kāi)度作為反饋信號(hào)反饋控制?；蛟谶M(jìn)氣穩(wěn)壓箱內(nèi)設(shè)E