内燃机学 教学课件 作者 周龙保第四章 4.3.pptVIP

第三节 提高内燃机充量系数的措施 提高充量系数的技术措施 降低进气系统的流动阻力 采用可变配气系统技术 合理利用进气谐振 降低排气系统的流动阻力 减少对进气充量的加热 一、进气系统阻力 Intake flow resistance 由于进气的管道粗短，壁面比较光滑，其沿程阻力并不大。因而局部阻力损失是流动过程中的主要损失。它由一系列的局部阻力叠加而成。 进气门座处是进气流道中截面积最小、流速最高的地方，因而该处的局部阻力最大。 为进气门座处的气流总平均速度； 为进气门流通截面处的气体音速； 为进气门在开启期间的平均流量系数 。 用进气门阀座处气体流动的平均马赫数来衡量考察进气流动损失对充量系数的影响。 充量系数与平均进气马赫数的关系MUCH number and volumetric efficiency 不同进气门数的方案比较  Project Comparison 进气门流通截面与气缸截面积的比值 采用进气门倾斜来增加进气门直径，同样可以增加排气门的流通面积，这样进气阻力减小，排气阻力也有所减小。 在气门倾斜基础上再增加进气门数，进气流通面积还可进一步增加。 相同情况下，增加进气门的流通面积是降低进气阻力，减小进气马赫数，提高发动机充量系数的最主要的措施。 顶置凸轮4气门发动机的优缺点比较Factor comparison of DOHC 4－V 缺点： a）气门机构的零部件数目增加，使制造及维修成本增加。 b）顶置凸轮轴需安装在气缸盖上，增加了发动机的高度，需更大的安装空间。 不同气门数发动机性能比较 二、可变配气系统技术 VARIABLE INLET SYSTEM 对配气系统的要求 低速时，采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程,增加低速转矩，提高燃油经济性。 高速时应具有最大的气门升程和进气门迟闭角，减小流动阻力，提高充量系数，满足发动机高速时的要求。 进气门从开启到关闭的进气持续角也进行相应的调整。 可变气门系统 VARIABLE VALVE SYSTEM 可变配气正时（VVT） 可变气门升程（VVL） 可变气门正时（VVT ） 优点：根据实现机构的不同，采用VVT技术可以使得发动机的 低速转矩得到大幅度的提高。 可变凸轮机构（ VCS ） 注:在高速时采用高速凸轮，气门升程与持续角都较大，而在低速时切换到低速凸轮，升程与持续角均较小。 优点:与传统的配气机构的性能相比，发动机的低速转矩和高速性能都得到了显著的改善。 可变气门相位与持续期 在改变气门正时的同时也改变了气门开启持续期。 气门升程单独可变 能在保持气门的正时和开启持续期不变的条件下，单独改变气门的最大升程 Full Flexibility Intake and Exhaust Valves Timing and Lift FEV’s Electro-Mechanical VVA System VVA as a Tool For Reducing Negative Work Combined Improved Output, Reduced Fuel Consumption, and Reduced NOx Emission Through Late Opening and Early Closing of the Intake Valve 三、合理利用进气谐振 INLET PIPE TUNING 在发动机进气过程中，活塞的下行运动导致在进气管内产生膨胀波，该膨胀波在进气管的开口端反射，形成压缩波返回,向气缸方向传播。 在一定的条件下（如一定的转速、进气管长度等），这种压缩波可以使得发动机进气过程将要结束时，进气门处的压力高于正常的进气压力，从而增加发动机的进气量，提高充量系数。 可变进气系统及其对发动机性能的影响 Effects of variable inlet system 在低速时控制阀关闭，气体从主气道流入发动机中，而高 速时控制阀打开，气体从主、副两个气道同时流入气缸中。 利用进气谐振，使发动机的高速与低速性能都得到优化。 HONDA K20 发动机 四、降低排气系统的流动阻力 减小排气门及其座面处的局部阻力损失 渐扩型排气道 排气管谐振 降低排气消声器和排气后处理器流动阻力 五、减少对进气充量的加热 原因： 在进气过程中，进入气缸的新鲜充量不可避免地被各种高温表面加热，从而导致温度升高，使缸内进气密度下降，充量系数减小 。进气温升主要受发动机的