第四章內(nèi)燃機的換氣過程第一節(jié)四沖程內(nèi)燃機的換氣過程換氣過程可分為：排氣、氣門疊開、進氣三個階段。一、排氣過程1、排氣門提前開啟原因分析排氣提前角：內(nèi)燃機的排氣門都在膨脹行程到達下止點前的某一曲軸轉(zhuǎn)角位置提前開啟，這一角度稱為排氣提前角。范圍：30－80oCA2、排氣門滯后關閉原因分析排氣門遲閉角：排氣門在上止點后關閉的角度范圍：10－70oCA3、排氣階段自由排氣階段：從排氣門打開到排氣下止點這段曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，缸內(nèi)氣體壓力高于排氣管內(nèi)的排氣背壓，缸內(nèi)氣體一邊對活塞做功，一邊可以自動的排出缸外強制排氣階段：從下止點到上止點的排氣過程。需要消耗發(fā)動機的有效功排氣流動性質(zhì)：超臨界排氣、亞臨界排氣進氣過程：從進氣門開啟到關閉，內(nèi)燃機吸入新鮮充量的整個過程為了增加進入氣缸的新鮮充量，進氣門在吸氣上止點前要提前開啟，在吸氣下止點后應推遲關閉。進氣提前角，10－40oCA進氣門遲閉角，20－60oCA氣門疊開：在進排氣上止點前后，由于進氣門的提前開啟與排氣門的遲后延閉，使內(nèi)燃機從進氣門開啟到排氣門關閉這段時間內(nèi)，出現(xiàn)進排氣門同時開啟的狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為氣門疊開。氣門疊開角的大小：自然吸氣，增壓第二節(jié)四沖程內(nèi)燃機的換氣損失一、換氣損失：發(fā)動機實際的換氣過程存在因為排氣門早開所造成的膨脹功損失、活塞強制排氣的推出功損失和缸內(nèi)負壓造成的吸氣功損失等。理論循環(huán)與實際循環(huán)的換氣功之差稱為換氣損失。二、排氣損失：從排氣門提前開啟到下止點這一時期，由于提前排氣造成了缸內(nèi)壓力下降，使膨脹功減少，稱為膨脹損失。活塞由下止點向上止點的強制排氣行程所消耗的功稱為推出損失。兩者之和稱為排氣損失。減少排氣損失：合理確定排氣提前角，增加排氣門數(shù)目，增加流通截面積。三、進氣損失與理論循環(huán)相比，內(nèi)燃機在進氣過程中所造成的功的減少稱為進氣損失。進氣過程耗功，影響發(fā)動機的充量系數(shù)第三節(jié)提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施一、四沖程內(nèi)燃機的充量系數(shù)定義：內(nèi)燃機每循環(huán)實際吸入氣缸的新鮮充量與以進氣管內(nèi)狀態(tài)充滿氣缸工作容積的理論充量之比。意義：反應了進氣過程的完善程度。表達式：二、提高充量系數(shù)的技術措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力：沿程阻力，局部阻力（空氣濾清器、流道轉(zhuǎn)彎處、進氣門座圈處）增加進氣門流動面積，采用多氣門合理設計進氣道及氣門的結構（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術低速、高速不同要求可變凸輪機構、可變氣門定時（三）合理利用進氣諧振可變進氣管長度（四）降低排氣系統(tǒng)的流動阻力（五）減少對進氣充量的加熱第四節(jié)內(nèi)燃機的增壓一、概述19世紀末，萌生內(nèi)燃機增壓技術20世紀中葉，柴油機渦輪增壓技術，大規(guī)模應用功率增加40－60％，發(fā)動機平均有效壓力最高可達3MPa二、內(nèi)燃機的增壓方式1、機械增壓：發(fā)動機輸出軸直接驅(qū)動機械增壓裝置2、排氣渦輪增壓：渦輪在排氣能量的推動下旋轉(zhuǎn)，帶動壓氣機工作，實現(xiàn)增壓3、氣波增壓：利用排氣系統(tǒng)中的壓力波動效應來壓縮進氣4、復合增壓：組合三、增壓對內(nèi)燃機動力性和經(jīng)濟性的影響一部分排氣能量被利用，進氣得到壓縮，換氣過程形成正的泵氣功，指示熱效率略有增加。發(fā)動機缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)降低，同時減少了對進氣的加熱作用，充量系數(shù)提高經(jīng)濟性能有所改善，但主要目的在于提高動力性。四、發(fā)動機增壓技術的優(yōu)勢與代價1、優(yōu)勢1）輸出功率大幅度提高，升功率有較大提高2）排氣在渦輪中得到進一步膨脹，排氣噪聲有所降低3）高原稀薄空氣條件下恢復功率4）缸內(nèi)溫度和壓力水平提高，縮短滯燃期，有利于降低壓力升高率和燃燒噪聲5）一般采用較大的過量空氣系數(shù)，HC、CO和碳煙排放降低6）技術適應性廣2、代價1）工作壓力和溫度明顯升高，機械負荷和熱負荷加大，內(nèi)燃機的可靠性和耐久性受到影響2）低速時排氣能量不足，低速轉(zhuǎn)矩受到一定影響3）加速響應