内燃机的换气过程课件.ppt

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1、第四章内燃机的换气过程1第四章内燃机的换气过程四冲程内燃机的换气过程四冲程内燃机的换气损失提高内燃机充量系数的措施内燃机的增压（专题）二冲程内燃机的换气2内燃机的充量更换过程四冲程发动机从排气门开启至进气门关闭的整个进排气阶段。二冲程发动机从排气口开启至排气口关闭的整个扫气过程。内燃机的换气过程充量更换的目的：将已燃气体排出并为下一循环吸入新鲜充量。判断充量更换过程是否完善的指标：已燃气体是否排尽以及进入气缸的新鲜充量是否充分。与充量更换过程有关的各种附属系统的设计是否合理、有效，而且也与发动机的运行状态有关。3第一节四冲程内燃

2、机的换气过程研究目的：目前中小功率向高速发展四冲程内燃机的换气过程从排气门提前开启至进气门推后关闭的整个进排气阶段。分为以下几个过程：排气过程气门叠开进气过程自由排气强制排气（占380～430曲轴转角）456第一节四冲程内燃机的换气过程图4-1是四冲程内燃机在换气过程中，气缸压力、排气管中的压力随曲轴转角的变化情况以及相应的低速示功图(p-V图)、从图中可以看出，排气门开启后，燃气从气缸急速流入排气管，气缸压力很快下降，直到排气下止点后的某一位置排气门关闭为止。进气门在上止点前开启，新鲜充量流人气缸，直到进气下止点后的某一位置关

3、闭为止。在排气上止点附近，进、排气门同时开启。四冲程内燃机的换气过程可分为自由排气、强制排气、气门叠开、进气等阶段7第一节四冲程内燃机的换气过程一、自由排气阶段1、定义从排气门提前开启到气缸压力接近排气管内压力的时期，称为自由排气阶段。2、排气门为什么要提前开启？(1)由于受配气机构的结构限制，气门在开启过程中只能逐渐加大其流通截面。早开启为了增大流通截面积。(2)如果排气门刚好在膨胀行程下止点时开启，则排气门流通截面增加过缓，气缸压力下降迟缓，活塞在向上止点回行时将造成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功。排气提前角过大时，膨

4、胀功损失过大。排气提前角需通过实验确定最佳值。排气提前角的范围为30º~80º(CA)。注：8第一节四冲程内燃机的换气过程一、自由排气阶段3、自由排气特点：(1)在自由排气阶段的初期，由于排气门刚刚开启，缸内压力较高，排气管压力与气缸压力之比往往小于临界值，流动呈现超临界状态，缸内气体以当地声速流过排气门。(2)排气质量流量只取决于缸内气体状态和排气门有效开启截面的大小，与排气管内的气体状态无关。(3)当流通截面不够大时，自由排气会拖到整个排气阶段。9第一节四冲程内燃机的换气过程一、自由排气阶段4、流出的废气量确定：在气门开启时

5、间内，流经气门的气体质量与气门前后的状态关系式为:式中，下标I表示上游流动参数(相应地，II表示下游的流动参数)；μ与A分别为气门处的流量系数与流通截面积，可分别根据试验结果和气门的几何参数确定；Ψ为流函数，与上、下游的流动状态有关，其计算式为流动呈现超临界状态10由此可见，自由排气阶段中排出的废气量与内燃机的转速无关，但在高速时，同样的排气时间对应的曲轴转角将大为增加。为使气缸压力及时下降，必须加大排气提前角，否则将使自由排气阶段(以曲轴转角计)延长、排气消耗功增加。所以，随发动机转速的增加应相应增大排气提前角。自由排气阶段虽

6、然占整个排气时间的比例不大，但由于排气流速很高，排出的废气量可达60%以上，一般持续到下止点后10º~30º(CA)结束。11第一节四冲程内燃机的换气过程二、强制排气阶段1、定义活塞强行将废气推出阶段。2、特点(1)消耗功，循环中x面积。(2)由于气体在流动过程中要克服排气门、排气道以及消声器等处的流动阻力，缸内的气体压力要略高于排气管内的平均压力，而且气体流速越高，压力差也就越大。存在压力波动。X12第一节四冲程内燃机的换气过程二、强制排气阶段3.排气门为什么要迟关？（1）随着活塞的上行，排气门流通截面开始逐渐减小，气体流经气

7、门的节流作用加强，因而在上止点附近，气缸压力再次升高，其直接后果是，排气所消耗的功与缸内的残余废气量都增加了，这对于换气与燃烧过程都不利。（2）排气迟闭期间，可以利用缸内气体流动惯性从气缸内抽吸部分废气，多排气。注：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10º~70º(CA)。13第一节四冲程内燃机的换气过程三进气过程1、定义从进气门提前开启到进气门迟后关闭的全过程。2.进气门早开晚关为了使得在进气过程开始时，进气门有一定的流通截面，以减少进气过程的阻力，增加

8、进入气缸的新鲜充量，进气门一般也在上止点前提前开启，称为进气提前，进气提前角为10º~40º(CA)。为了利用在吸气过程中形成的进气管内气流的流动惯性，实现气缸的过后充气，进气门不在下止点关闭，而是在下止点过后的一定角度时延迟关闭，即进气迟闭。这样．有可能使得进