第2章-发动机的换气过程ppt课件.ppt

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1、第2章　发动机的换气过程学习目标重点掌握影响充气效率的各种因素；熟悉发动机的换气过程和换气损失；熟悉充气效率对发动机性能的影响；了解提高充气效率的有效措施。发动机的换气过程概念和任务发动机的换气过程包含排气过程和进气过程。换气过程的任务是：将气缸内上一循环的废气排除干净，为下一循环充入尽可能多的新鲜工质，保证发动机动力周而复始地输出。研究换气过程的目的发动机动力源自燃料在气缸内燃烧所产生的热能。1L汽油完全燃烧约需10000L空气，1L柴油完全燃烧所需的空气则更多。由此可见燃料在混合气中所占容积很小，而且通过喷油器对燃料量进行精确控制已无困难。因此，要想提高发动机的功率和转矩，关键在于充入气

2、缸空气量的多少。我们研究换气过程，目的在于了解换气过程的工作状态，分析影响充气量的各种因素，从中寻求减少换气损失和提高充气量的措施。3.1　四行程发动机的换气过程3.1.1　换气过程四行程发动机的换气过程始于排气门开启，止于进气门关闭，约占400°~500°曲轴转角。根据气体流动特点，一般将此过程分成五个阶段。换气过程示意图换气过程示意图图3.1四行程发动机的换气过程1．自由排气阶段图中b'-b段表示。从排气门开启至气缸内压力接近于排气管内压力的这一阶段是自由排气阶段。其气体流动特点是废气在压差作用下自由排出气缸。尽管自由排气阶段在整个排气过程中所占时间比例不大，但由于废气流速很高，排出废气量

3、仍可高达60%~70%。自由排气的阶段划分自由排气阶段初期，压差很大，气流呈超临界状态（气缸内压力p高于排气管内压力pp的2倍），气体流速最大值等于该处气体状态下的音速（可能达到500～600m/s），并伴有刺耳的噪音，此时排气量与排气门前后压力差无关，只取决于气门开启面积和气体的状态。自由排气阶段后期，气流呈亚临界状态（气缸内压力低于排气管内压力2倍），此时气流平稳无噪音，排气量取决于排气门前后的压力差。2．强制排气阶段图中b-2段表示。从自由排气结束到进气门开启这一阶段是强制排气阶段。活塞从下止点向上止点运动，将废气推出气缸。此时气缸内压力略高于排气管内压力，气流平缓，排气量取决于活塞运动

4、速度及气门开启程度。3．扫气阶段图中2-1段表示。从进气门开启到排气门关闭的这一阶段是扫气阶段。此时进排气门同时打开，废气在惯性作用下继续排出，新鲜工质开始进入气缸。有些发动机进气在螺旋管道作用下产生旋流，还能形成挤出废气的作用。4．充气阶段图中1-a段表示。从排气门关闭到进气行程结束（活塞运动到下止点）的这一阶段是充气阶段。活塞从上止点运动到下止点的过程中，气缸内压力低于进气管内压力，新鲜工质在负压作用下被吸入气缸内。5．后充气阶段图中a-a′段表示。从下止点到进气门关闭的这一阶段是后充气阶段。此时是利用气流惯性和波动效应，使新鲜工质继续流入气缸，从而提高充气效率。排气开启提前角在排气过程中

5、，由于排气门在开启初期气流通过截面太小，废气无法畅通排出。如果排气门在下止点开启，势必造成气缸内压力太高，活塞上行阻力很大，排气行程消耗的功率较多。因此，排气门在活塞运行到下止点前就提前打开，到达下止点时，排气门已具备了必要的开度。从排气门开启b′点到下止点的曲轴转角被称为排气开启提前角，一般在20°～80°之间。排气关闭延迟角活塞运行到上止点时，由于废气有一定的流速，可以利用气流的惯性进一步排除废气，从而降低排气终了气缸内的压力，为充入更多的新鲜工质打好基础。因此，排气门在上止点后才关闭，从上止点到排气门关闭1点的曲轴转角被称为排气关闭延迟角，一般在0°～30°之间（多气门发动机可能出现负值

6、）。进气开启提前角在进气过程中，为保证新鲜工质能顺利地进入气缸，进气门也要提前打开。从进气门开启2点到上止点的曲轴转角被称为进气开启提前角，一般在0°～30°之间（多气门发动机可能出现负值）。进气关闭延迟角进气行程终了时，因为进气流速较高，可以利用惯性更多地充入新鲜工质，从而提高进气终了压力。因此进气门也需滞后关闭。从下止点到进气门关闭a′点的曲轴转角被称为进气关闭延迟角，一般在20°～80°之间。气门重叠角由于排气门的延迟关闭和进气门的提前开启，换气过程中存在着进、排气门同时打开的现象,称为气门重叠。气门重叠(2-1点)的曲轴转角被称为气门重叠角，一般在0°～50°之间。增压发动机的气门重叠

7、角较小。适当的气门重叠角可以利用新鲜工质挤出部分残余废气，但气门重叠角太大，就可能发生废气倒流进入进气管道的现象。3.1.2　换气损失换气损失由排气损失和进气损失两部分组成。如图所示。配气定时与换气损失1．排气损失从排气门开启到气缸内压力降到大气压力前，发动机循环功的损失称为排气损失。它可分为：自由排气损失（图中w部分），该损失是由于排气门提前开启造成膨胀功的减少部分。强制排气损失（图中y部分），