发动机换气过程2015年ppt课件.ppt

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1、发动机原理第三章发动机的换气过程本章目的：了解换气过程的情况，分析影响充气量的因素，寻找提高充气量的途径。2021/7/281§3.1四行程发动机的换气过程作用：尽可能排除缸内废气并充入尽可能多的新鲜工质。每循环进入气缸的新鲜工质量对性能影响：影响到汽车的经济性、排放、噪声及乘坐的舒适性等。要求：尽可能合理地延长换气时间：发动机换气过程包括排气过程和进气过程。理论上进排气各占180°（合计360°）曲轴转角。实际上由于发动机转速高，一个行程的历时只有60/（6000*2）＝0.005s=5ms，∵时间短→充气不足，排气

2、不净→Pe↓。∴要尽量延长进、排气时间（换气过程)，即扩大进、排气的曲轴转角。组成：从排气门开启--进气门关闭的整个时期，约占410º～480º曲轴转角。一般分作自由排气、强制排气、进气和气门叠开四个阶段。2021/7/282配气定时（配气相位）：进、排气门开、关的曲轴转角时刻称为配气定时（相位），用相对上、下止点的曲轴转角的环形图来表示则称为配气定时图。主要阶段及特点如下：2021/7/283配气定时（配气相位）图1、排气提前角γ=30°～80°：从排气门打开到下止点这段曲轴转角。作用：①在活塞上行时排气门有足够大的

3、开启面积，减小排气阻力；②高温废气迅速排出可减小发动机热负荷；2、排气迟闭角δ=10°～35°：从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角。作用：利用压力差和废气流惯性尽可能排净出废气。3、进气提前角α=0°～40°：从进气门打开到上止点这段曲轴转角。作用：在活塞下行时进气门有足够大的开启面积，新鲜工质可以顺利流入气缸；冷却燃烧室壁面以降低Ta提高充气效率。2021/7/2844、进气门迟闭角β=40°～70°：从下止点到进气门关闭这段曲轴转角。作用：利用高速气流的惯性和压力差在下止点后继续充气，增加进气量。5、气门叠开δ+

4、α：由于排气门的迟闭和进气门早开，存在进、排气门同时打开的状态，称为气门叠开（气门重叠）。作用：扫气，清除残余废气，减小残余废气系数；降低高温零件的温度（降低Ta提高ηv）但要保证不应产生废气倒流现象。δ+α范围：增压发动机可达80°～160°；非增压发动机一般为20°～80°。2021/7/285换气过程详解一、排气过程【180°+γ(30°～80°)+δ（10°～35°）】≈（220°～295°）排气形式分类（按速度）：超临界排气：废气流量与排气管内压力无关，只决定于气缸内气体的状态和气门有效开启面积。排气初期：排

5、气为超临界状态，此时缸内废气压力约为0.2～0.5MPa，Pb/Pr>1.9（临界值），废气以当地声速c（m／s）流过排气门开启截面。排气提前角排气迟后角当Tr=700～1100K时，可达500～700m/s2021/7/286亚临界排气：随着废气排出、缸内压力的下降排气流动转入亚临界排气，此时废气流量决定于气缸内和排气管内的压力差，和气门有效开启面积排气形式分类（按做功）：自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近排气管压力的这个时期。特点：自由排气阶段排出废气量与转速无关，时间虽短但占60%以上。自由排气结束的标志为

6、:Pb=Pr；在Pr＝C，Tr＝C，Vr＝C强制排气阶段：克服排气系统阻力活塞强制推出废气（一般从下止点算起）。2021/7/287二、进气过程：进气门开启~关闭作用：活塞下行、缸内容积增加、缸内压力下降。环境压力－缸内压力>进气系统阻力，吸入新鲜工质。提前角：0~40°CA足够开启面积，阻力；迟关角：40~70°CA利用气流惯性，多进气随发动机工况变化，设计或控制最佳进气迟关角，对改善发动机性能至关重要(180º+α(0-40º)+β（40-70º）≈220-390°)2021/7/288W:自由排气损失：由实

7、际循环线外侧、理论循环线内侧、Va的平行线所组成的面积，在计算指示功时不记录此部分面积。是实际循环相对于理论循环损失的部分，仅作为换气损失而不是泵气损失的组成部分。Y：强制排气损失，由排气线、P0线、Va的平行线组成的面积。是理论循环与实际循环损失的一部分，也在实际循环中作为负功。X：进气损失：进气线、压缩线、P0线组成的面积。是换气、泵气损失的组成部分。进气损失→X三、换气损失自由排气损失→W；（W+X+Y）排气损失强制排气损失→Y。（X+Y-d）的面积称作泵气损失在所有损失中排气损失为绝大部分，因此适当匹配排气提前

8、角，使得W+Y的面积最小可以降低换气损失，从而提高发动机的性能2021/7/289§3.2四行程发动机的充气效率一、充气效率定义：充气效率：实际进入气缸的新鲜工质量（m1）与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量（ms）的比值。测量方法：充气效率可直接测定，用空气流量计测出发动机每小时实际充气量m1（kg/h）理论充气量ms（kg