第三章 换气过程与配气机构.ppt

章节内容 第一节　换气过程 第二节　配气机构的功用、类型 第三节 气门组 第四节 气门传动组 第五节 可变配气机构简介 学习目标 知识目标 ⒈ 能简单叙述四冲程发动机的换气过程及其评价指标； ⒉ 能准确描述换气机构的功用、组成及工作过程； ⒊ 能简单叙述气门组的组成及主要零件的结构特点； ⒋ 能正确描述各种凸轮轴传动机构的组成和使用特点。 ⒌ 能正确描述气阀间隙的定义。并了解气阀间隙过大、过小对柴油机的影响。 技能目标 ⒈ 具有换气机构正确组装的能力； ⒉ 能进行气阀间隙的检查和调整。 第一节　换气过程 换气过程:内燃机工作中，不断地用新鲜气体来取代废气的过程。即上一工作循环排气门开启到下一工作循环进气门关闭的过程。 换气过程进行的完善程度对内燃机性能具有极为重要的影响。 第一节　换气过程 对换气过程的基本要求是：进气充分，排气干净。 一、换气过程的四个阶段 ⒈自由排气阶段 ⒉强制排气阶段 ⒊进气阶段 ⒋气门重叠和燃烧室扫气阶段 一、换气过程的四个阶段 图3-1是四冲程发动机换气过程中，气缸内气体压力p、排气管内压力po′随曲轴转角的变化情况。 一、换气过程的四个阶段 ⒈自由排气阶段 从排气门开启到气缸内压力降到接近排气管内压力为止，称为自由排气阶段，这一阶段靠压力差排气。 由于自由排气阶段排气的流速很高，排出的废气约占其总量的60％～70％。 自由排气阶段一般在下止点后10～30°（曲柄转角）之间结束。 一、换气过程的四个阶段 ⒉强制排气阶段 从自由排气结束到排气门关闭为止，活塞从下止点向上止点移动，将废气驱赶出气缸，这一阶段称为强制排气阶段。 此阶段，缸内气体状态由活塞速度、排气门通流截面以及排气管内的气体状态共同决定。 当活塞接近上止点时，由于排气系统的阻力，缸内的废气压力仍高于大气压力，废气可依靠流动惯性继续排气。 在这个阶段的末期，排气门相对于上止点要延迟一个角度关闭，实现惯性排气，使缸内的废气尽量排得干净。 一、换气过程的四个阶段 ⒊进气阶段 从进气门开启到进气门关闭，这一阶段称为进气阶段。 当活塞从上止点向下止点移动时，随气缸内的容积增大气缸内压力下降，当气缸内压力低于进气管内压力时，新鲜气体开始流入气缸。 气缸内气体状态取决于活塞运动速度、进气门开启规律以及进气管内的气体状态。 当活塞到达下止点时，利用进气的流动惯性仍可以增加进气量，所以进气门都延迟至下止点后关闭。 一、换气过程的四个阶段 ⒋气门叠开和燃烧室扫气阶段 活塞在换气上止点附近时，进、排气门同时开启，即“气门叠开”，形成燃烧室扫气阶段。 适当的气门叠开时间，有利于提高换气效果。 二、充气系数ηV 为了评价内燃机换气过程的完善程度，引入了充气系数ηV的概念。 充气系数ηV是每循环实际进入气缸的新鲜气体量（实际进气量）Ｍg与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜气体量（理论进气量）Ｍo之比。即 充气系数ηV也称气缸容积效率。 ηV越大，表示实际进入气缸中的新鲜气体量越多，也就是换气过程越完善，气缸工作容积的利用率越高。 一般，柴油机的ηV ＝０.８～０.９，汽油机的ηV ＝０.７５～０.８５。 二、充气系数ηV 影响充气系数ηV的因素主要有： ⒈压缩比ε 压缩比ε增加，燃烧室容积相对减小，缸内残余废气量减少，使充气系数ηV有所增加。（ ε↑→ ηV ↑） ⒉进气结束时缸内气体温度Ｔa 新鲜气体在进气过程中与高温零件接触被加热，进缸后与残余废气混合再被加热，致使进气结束时气体温度Ｔa升高，密度减小，使充气系数ηV 下降。 （Ｔa↑→ηV ↓） ⒊排气终点压力Pr 排气终点压力Pr越高，说明缸内残余废气量越多，使充气系数ηV降低。（ Pr ↑→ηV ↓ ） 二、充气系数ηV 影响充气系数ηV的因素主要有： ⒋进气终点压力pa 进气终点压力Pa越高，缸内新鲜气体密度越大，充气系数ηV越高。 （ pa ↑→ ηV ↑） ⒌转速ｎ 当转速ｎ较低时，进气气流流速低， 惯性进气少，ηV较低。 但随转速ｎ的增加，进气流速上升， 惯性进气量增大，ηV上升，并在某一转速下 达到最大值。 继续增加转速ｎ，由于节流阻力增大，将使ηV下降。如图３-２所示。 二、充气系数ηV 影响充气系数ηV的因素主要有： 第二节 配气机构的功用与类型 1.配气机构的功用 按照内燃机的发火次序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，完成换气过程。 2.气门式配气机构组成 由气门组和气门传动组两部分组成。 每组的零件组成与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。 第二节 配气机构的功用与类型 3.配气机构的类型 （1）按气门布置方式分 ①气门顶置式 第二节 配气机构的功用与类型 3.配气机构的类型