现代汽车发动机原理第2章 发动机换气过程ppt课件.ppt

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1、第2章发动机换气过程教学要求：掌握四冲程发动机的换气过程、换气损失和充量系数的概念；掌握影响充气效率因素的分析；掌握提高充气效率、减少换气损失的措施。了解发动机进气管动态效应。2.1发动机换气过程2.2发动机换气损失和泵气损失2.3发动机换气过程性能指标2.4影响充量系数的因素2.5提高发动机充量系数的措施2.6动态效应2.1发动机换气过程四冲程发动机的换气过程是指：从排气门开启到下一循环进气门完全关闭的整个过程，约占410～480。换气过程可分为自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气等4个阶段。图2-1四冲程发动机换气过程2.1.

2、1自由排气阶段从排气门开始开启，到气缸内压力降到接近排气管内压力，这个时期称为自由排气阶段。由于气缸内压力高于排气管内压力，废气是靠自身的压力排出，所以称为自由排气阶段。排气提前角：从排气门开始开启到活塞运行至下止点这段曲轴转过的角度，一般为40～80。自由排气阶段所排出的废气量约占其总量的60%～70%，也是排气阻力和噪声最大的时期。2.1.2强制排气阶段从自由排气阶段结束，活塞上行强制排出缸内废气的阶段，称为强制排气阶段。排气迟闭角：活塞从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角，称为排气迟闭角。一般排气迟闭角为10～35。进气过程

3、是指从进气门开始开启到进气门完全关闭的这段时间。进气提前角：从进气门开始开启到活塞运行至上止点这段曲轴转角，称为进气提前角，一般为10～30。从活塞运行至下止点到进气门完全关闭这段曲轴转角，称为进气迟闭角。一般进气迟闭角为40～80。2.1.3进气过程由于排气门的延迟关闭和进气门的提前开启，在排气行程上止点附近，进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。气门叠开期间，只要合理控制气流方向，废气的惯性排出会对新鲜空气或混合气有抽吸作用，新鲜空气或混合又驱赶废气并冷却燃烧室，这一过程称为燃烧室扫气。气门叠开角等于排气迟闭角与进气提前角之

4、和，一般非增压发动机20～60，增压发动机为80～160。气门叠开角过小，燃烧室扫气的作用就不明显；气门叠开角过大，可能导致废气倒流。所以，发动机必须选择合理的气门叠开角。2.1.4气门叠开和燃烧室扫气图2-2非增压四冲程发动机配气相位应用案例2-1气门叠开角的大小与发动机转速有关，一般设计的原则是：高速发动机大些，约占30～90；中速发动机小些，约占20～60。例如，雅马哈XJR400中速发动机的气门叠开角仅为59；雅马哈FZR400高速发动机的气门叠开角为65；本田CB125T高速发动机的气门叠开角高达94。2.2发动机换气损

5、失和泵气损失换气损失可定义为：理论循环换气功和实际循环换气功之差。发动机换气损失由排气损失和进气损失两部分组成。图2-3非增压四冲程发动机配气相位2.2.1排气损失从排气门提前开启，废气开始排出，直到进气行程开始，气缸内压力达到大气压力时，这段过程损失的循环功为排气损失。它又可分为自由排气损失和强制排气损失两部分。自由排气损失是指由于排气门提前开启，膨胀压力线从点开始偏离理论膨胀线，导致膨胀功减少而引起的损失，如图2-3中面积w表示自由排气损失。强制排气损失是指活塞上行强制推出废气所消耗的功，如图2-3中面积y+d表示强制排气损失

6、。最佳排气提前角应该使面积w+y+d最小。2.2.2进气损失与理论循环相比，发动机在进气过程中所造成的功的减少称为进气损失。对于非增压发动机，由于进气系统的阻力，进气过程气缸内压力低于大气压力，而活塞背面曲轴箱内的压力稍大于大气压力。因此，进气过程活塞要消耗功。图2-3中面积x即表示进气损失。2.2.3换气损失和泵气损失与理论循环相比，发动机在进气过程中所造成的功的减少称为进气损失。如图2-3中面积（w+y+d+x）。泵气损失是换气损失的一部分，即图2-3中面积（x+y）。对于泵气损失可以从泵气功的角度理解。由于四冲程发动机的进、

7、排气冲程与往复式活塞压气机的抽、排气的泵气过程类似，所以此时工质对活塞所作的功又称为泵气过程功，简称泵气功。泵气功可正可负。泵气损失功=理论泵气功-实际泵气功。阅读材料2-1增压四冲程发动机的示功图如图2-4所示。长方形包围的面积即为理论泵气功。实际泵气功为。这个长方形与实际泵气功之间带剖面线部分的面积则代表泵气损失功。图2-3增压四冲程发动机示功图2.3发动机换气过程性能指标发动机换气过程进气是否充分、排气是否彻底，其常用的评价指标是：充量、充量系数和残余废气系数。2.3.1充量充量即充气量，它表示进入发动机气缸内新鲜气体的质量

8、，常用每循环充量和单位时间充量来表示。每循环充量是指发动机在每一个循环的进气过程中，实际进入气缸的新鲜气体（空气或可燃混合气）的质量，即循环实际充量，用表示。单位时间充量是指每小时进入气缸新鲜气体的质量，用表示。的表达式由于排气系统存在阻力，当排气