一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程二、影響換氣過(guò)程的因素三、換氣過(guò)程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響四、改善換氣過(guò)程的措施

模塊二

發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程Contents五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程1.換氣過(guò)程四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程是指上一循環(huán)排氣門開啟到下一循環(huán)進(jìn)氣門完全關(guān)閉的整個(gè)過(guò)程。

換氣過(guò)程分為自由排氣、強(qiáng)制排氣和進(jìn)氣過(guò)程三個(gè)階段

。自由排氣強(qiáng)制排氣進(jìn)氣、掃氣一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程1.換氣過(guò)程自由排氣階段定義排氣門開啟到氣缸內(nèi)壓力接近排氣管內(nèi)壓力

超臨界排氣開始到氣缸壓力低于1.9倍排氣管壓力亞臨界超臨界結(jié)束到排氣過(guò)程結(jié)束所占比例占排氣時(shí)間不長(zhǎng)、排氣量為總排氣量60%多一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程1.換氣過(guò)程強(qiáng)制排氣階段定義活塞上行強(qiáng)制排除廢氣階段

缸內(nèi)壓力有排氣阻力，缸內(nèi)壓力高出排氣管壓9.8KP，取決于排氣門開啟截面和氣流速度（取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）排氣門關(guān)閉時(shí)間排氣門不是瞬時(shí)關(guān)閉，故在上止點(diǎn)后關(guān)閉排氣門遲后關(guān)閉角上止點(diǎn)到排氣門完全關(guān)閉~一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程1.換氣過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程早開上止點(diǎn)前開啟~晚關(guān)利用進(jìn)氣流慣性充分進(jìn)氣~缸內(nèi)壓力變化高于大氣壓

低于大氣壓

高于大氣壓排氣門遲后關(guān)閉角

一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程1.換氣過(guò)程掃氣過(guò)程氣門疊開進(jìn)氣門與排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象

所占轉(zhuǎn)角非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)20o~60o

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)80o~160o

掃氣過(guò)程定義利用進(jìn)氣流進(jìn)一步掃除廢氣疊開角的大小過(guò)小過(guò)大都不好；增壓發(fā)動(dòng)機(jī)疊開角可增大

一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程2.換氣損失排氣門提前開啟：循環(huán)功損失

強(qiáng)制排氣過(guò)程：有功的消耗進(jìn)氣過(guò)程：克服進(jìn)氣阻力消耗功一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程2.換氣損失

排氣損失定義排氣門開啟到進(jìn)氣行程中氣缸壓力達(dá)到大氣壓過(guò)程循環(huán)功的損失

排氣損失的組成提前排氣損失、強(qiáng)制排氣損失

排氣門提前開啟角對(duì)排氣損失的影響轉(zhuǎn)速和氣門升程一定時(shí)，增大、減小最佳排氣門提前開啟角使w+x+u最小，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定n增加，提前角增大

一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程2.換氣損失

進(jìn)氣損失定義進(jìn)氣過(guò)程中克服阻力所消耗的功

進(jìn)氣損失對(duì)功率和熱效率的影響影響不大，但影響進(jìn)氣量

泵氣損失屬于機(jī)械損失

一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程3.換氣過(guò)程的評(píng)定指標(biāo)

殘余廢氣系數(shù)（衡量排氣是否徹底）定義每循環(huán)進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束時(shí)，氣缸內(nèi)殘余廢氣量與實(shí)際充氣量的比例

計(jì)算數(shù)值汽油機(jī)r=0.06~0.16非增壓柴油機(jī)r=0.03~0.06增壓柴油機(jī)r=0.00~0.03一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程3.換氣過(guò)程的評(píng)定指標(biāo)

充氣效率定義每循環(huán)實(shí)際充氣量m與理論充氣量

的比值計(jì)算實(shí)際充氣效率計(jì)算

流量計(jì)測(cè)得實(shí)際V(?/h)理論充氣量

二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力和溫度排氣終了的壓力和溫度大氣壓力和溫度壓縮比配氣相位

二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

進(jìn)氣終了壓力對(duì)充氣效率的影響按公式：二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

進(jìn)氣終了壓力對(duì)充氣效率的影響二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

進(jìn)氣終了溫度對(duì)充氣效率的影響按公式：二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

進(jìn)氣終了溫度對(duì)充氣效率的影響二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

排氣終了壓力和溫度對(duì)充氣效率的影響按公式：實(shí)際上：排氣阻力（排氣通道的阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）大，排氣終了壓力高按公式：原因分析二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

大氣壓力和溫度對(duì)充氣效率的影響按公式：實(shí)際上：原因分析實(shí)際進(jìn)氣量也減少減小幅度小理論充氣量減少減小幅度大二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

壓縮比對(duì)充氣效率的影響分析：實(shí)際：影響很小壓縮比的選取：汽油機(jī)：保證正常燃燒的前提下，盡可能提高壓縮比，提高熱效率。柴油機(jī)：保證正常著火自燃的前提下，不過(guò)分最求高壓縮比，以免機(jī)件承受的機(jī)械負(fù)荷大。二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

配氣相位對(duì)充氣效率的影響進(jìn)氣門遲后關(guān)閉角影響最大，排氣門遲后關(guān)閉角影響其次。進(jìn)、排氣門遲后關(guān)閉角目的減小進(jìn)排氣損失、利用氣流慣性充分進(jìn)、排氣。進(jìn)氣門遲后關(guān)閉角過(guò)?。ú荒艹浞掷脷饬鬟M(jìn)氣）、過(guò)大（進(jìn)氣容易被壓出缸外）排氣門遲后關(guān)閉角過(guò)?。ú荒艹浞掷脷饬髋艢猓?、過(guò)大（易廢氣到流）二、影響換氣過(guò)程的因素1.影響充氣效率的因素

結(jié)論進(jìn)氣終了壓力提高，充氣效率提高。進(jìn)氣終了溫度提高，充氣效率下降。排氣終了壓力提高，充氣效率下降。排氣終了溫度變化對(duì)充氣效率影響不大。

大氣壓力降低、大氣溫度升高，充氣效率提高。

壓縮比提高，充氣效率提高。配氣相位：進(jìn)、排氣遲后角過(guò)大或過(guò)小，充氣效率降低。

二、影響換氣過(guò)程的因素2.影響殘余廢氣系數(shù)的因素合適的配氣相位三、換氣過(guò)程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響1.理論空氣量和過(guò)量空氣系數(shù)理論空氣量指1kg的燃料完全燃燒時(shí)所需的最低空氣量。(汽油：14.7kg；柴油:14.5kg)過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)：指燃燒1kg燃料實(shí)際供給的空氣量L與理論空氣量L0的比值。

φat＞1稀混合氣；φat＜1濃混合氣；φat=1理論混合氣

三、換氣過(guò)程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響2.充氣效率和發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式中：K1、K2——對(duì)一定的發(fā)動(dòng)機(jī)為比例常數(shù)。且K2=9550K1。影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性指標(biāo)（Pe和Me）的參數(shù)主要有：過(guò)量空氣系數(shù)、充氣效率、指示熱效率和機(jī)械效率。提高充氣效率是提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的重要措施之一。四、改善換氣過(guò)程的措施1.減小進(jìn)氣阻力減小進(jìn)氣門處的阻力系數(shù)加大進(jìn)氣門直徑:采用多氣門結(jié)構(gòu):適當(dāng)增加進(jìn)氣門升程:改進(jìn)配氣凸輪線型；適當(dāng)降低活塞運(yùn)行速度:減小活塞行程。減小空氣濾清器的阻力系數(shù)定期維護(hù)、適時(shí)更換減小進(jìn)氣管道的阻力系數(shù)盡可能采用圓形截面、增大進(jìn)氣道尺寸、減小彎道和流通截面變化、采用進(jìn)氣控制系統(tǒng)。四、改善換氣過(guò)程的措施2.減小排氣阻力減小排氣門處的阻力采用加大排氣門升程或多排氣門結(jié)構(gòu)。減小排氣管道的阻力應(yīng)采用漸擴(kuò)型，保證排出的氣體充分膨脹，降低氣缸與排氣管內(nèi)的壓力差，使氣缸壓力迅速下降。四、改善換氣過(guò)程的措施3.降低進(jìn)氣溫度在結(jié)構(gòu)布置上，減小進(jìn)氣管受熱；加強(qiáng)對(duì)冷卻系統(tǒng)的維護(hù)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱；熱空氣供給裝置。四、改善換氣過(guò)程的措施4.合理選擇配氣相位進(jìn)氣遲后角一定，在某一轉(zhuǎn)速下充氣效率最高。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，在較低的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，采用較小的進(jìn)氣門遲后關(guān)閉角，可獲得較高的充氣效率和有效功率。

改變進(jìn)氣門遲后關(guān)閉角度，可改變?chǔ)莢和Pe隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性

五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓目的汽油機(jī)：提高充氣效率柴油機(jī)：控制進(jìn)氣量或進(jìn)氣渦流發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制通常采用動(dòng)力閥控制柴油機(jī)的進(jìn)氣控制

進(jìn)氣節(jié)流控制、進(jìn)氣渦流控制五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓汽油機(jī)的進(jìn)氣控制通常采用動(dòng)力閥式，動(dòng)力閥式進(jìn)氣控制系統(tǒng)通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的空氣流通截面大小，來(lái)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷時(shí)的進(jìn)氣量需求，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓增壓的目的降低發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量、體積和制造成本。提高熱效率，降低油耗率。降低排放污染和噪聲?？裳a(bǔ)償高原功率損失。提高整機(jī)使用經(jīng)濟(jì)性。改善發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣增壓五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓進(jìn)氣增壓的評(píng)定指標(biāo)增壓度：增壓后功率的提高量與增壓前功率之比。增壓比：增壓后的氣體壓力與增壓前的氣體壓力之比。2.發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣增壓五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓進(jìn)氣增壓系統(tǒng)的類型按增壓比的不同，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可分為：低增壓:πb＜1.6（pme=700～1000kPa）；中增壓:1.6≤πb≤2.5（pme=1000～1500kPa）；高增壓:πb＞2.5（pme=1500kPa以上）。按增壓器裝置的結(jié)構(gòu)原理不同，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可分為：機(jī)械增壓系統(tǒng)；廢氣渦輪增壓系統(tǒng)；氣波增壓系統(tǒng)；諧波進(jìn)氣增壓系統(tǒng)；復(fù)合增壓系統(tǒng)。2.發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣增壓五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓進(jìn)氣增壓對(duì)汽油機(jī)的影響爆燃傾向加大：汽油機(jī)增壓后，由于壓縮始點(diǎn)壓力和溫度升高，促使爆燃發(fā)生，必須采取降低壓縮比、推遲點(diǎn)火時(shí)刻等技術(shù)措施。負(fù)面影響：熱效率下降、排溫過(guò)高等。熱負(fù)荷加大：汽油機(jī)的過(guò)量空氣系數(shù)小，其燃燒溫度高，排氣溫度比柴油機(jī)高（300℃），增壓后汽油機(jī)的整體溫度更高；同時(shí)，汽油機(jī)氣門疊開角不大，掃氣作用不明顯，所以增壓后的汽油機(jī)在排氣門、活塞等處的熱負(fù)荷均高于柴油機(jī)。進(jìn)氣增壓對(duì)柴油機(jī)的影響機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷加大：燃燒最高壓力和溫度提高低速和加速時(shí)排氣管冒煙：低速時(shí)，由于增壓效果較差，供氣量不足；加速時(shí)，氣流慣性作用，壓氣機(jī)供氣滯后，都使混合氣過(guò)濃，排氣管冒煙。2.發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣增壓五、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣控制與增壓進(jìn)氣增壓對(duì)柴油機(jī)的影響結(jié)構(gòu)上必須采取以下措施：1）適當(dāng)調(diào)整和改進(jìn)燃料供給系統(tǒng)

：保證噴油持續(xù)時(shí)間不變（如加大噴油泵柱塞直徑、加大噴油器噴孔直徑、提高噴油壓力等）；同時(shí)適當(dāng)減小噴油提前角（抑制燃燒最高壓力和溫度，降低機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷）。2）適當(dāng)調(diào)整配氣相位：適當(dāng)增加氣門疊開角，降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷。試驗(yàn)表明：氣門疊開角每增加100，活塞的平均溫度下降4℃。

3）適當(dāng)減小壓縮比：壓縮比減小，降低燃燒最高壓力和溫度。壓縮比減小過(guò)多，冷起動(dòng)困難，經(jīng)濟(jì)性變差。一般減小1-2個(gè)單位。4）對(duì)增壓空氣冷卻：采用