（五）发动机的换气过程.pptVIP

（五）发动机的换气过程 辽工大应用技术学院 第一节 四行程发动机的换气过程 一、换气过程 四行程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的全过程，约占410°～480°曲轴转角(以下简称CA)。换气过程可分为自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。 (一)自由排气阶段 从排气门开启到气缸压力接近于排气管压力的这个时期，称为自由排气阶段。 1．超临界状态流动 排气门开启是在活塞运动到下止点前30°～80°CA，此时气缸内废气压力较高，约为0.2～0.5MPa，气缸压力与排气管压力之比大于临界值1.9。排气流动处于超临界状态，流速为当地声速c(m/s) 。 。 2．亚临界状态流动 随着气体大量流出，缸内压力迅速下降，气体流速小于声速，转入亚音速流动状态，此时废气流量决定于气缸内和排气管内的压力差。到某一时刻缸内压力与排气管内压力相近时，自由排气阶段结束。自由排气约在下止点后10°～30°CA结束。 自由排气阶段虽然时间不长，因速度高，此阶段排出的废气量达60％以上。 (二)强制排气阶段 此阶段废气被上行活塞推出。因为要克服排气系统阻力，缸内压力略高于排气管内压力约10kPa左右。流速越高，压差越大，消耗功亦多。排气过程一直进行到上止点之后10°～35°CA，排气门才完全关闭。 (三)进气过程 为保证活塞下行时进气门有足够的开启面积，新鲜工质可以顺利进入气缸，一般进气门在上止点前0° ～ 40°CA开始打开，到下死点后40° ～ 70°CA关闭，延续时间为220°～290°CA。 (四)进、排气门早开、晚关，气门重叠和燃烧室扫气 1．配气相位 进、排气门的实际开、闭时刻和持续时间，称为配气相位，通常用曲轴转角CA表示。 2．气门重叠和燃烧室扫气 气门重叠：由于排气门晚关和进气门提前打开，因而存在进、排气门同时开启的现象，称为气门重叠。 在气门重叠开启期内，可利用气流压差和惯性清除残余废气，增加新鲜充量。特别是增压发动机，由于进气压力高和较大的气门重叠时间，可以更好地利用新鲜充量来帮助清除废气和降低燃烧室热区零件的温度，称为燃烧室扫气。 非增压机气门叠开角一般20°~80°CA，增压机的一般为80°~140°CA。 二、换气损失 换气损失是由排气损失和进气损失两部分组成。 1．排气损失 从排气门提前打开到进气过程开始，缸内压力达到大气压力前，循环功的损失称为 排气损失，它包括以下两部分： (1)自由排气损失W 因排气门早开，排气压力线从b点开始离开理想循环的膨胀线引起膨胀功的损失。 (2)强制排气损失y 它是活塞将废气推出所消耗的功。为了减少排气损失可以选择适当的排气提前角，使(W+y)最小；减小排气系统阻力及排气门处流动损失，是降低排气损失的主要方法。 2．进气损失X 进气损失是由于进气系统阻力，进气过程气缸压力低于进气管压力造成的损失，进气损失比排气损失要小。 换气损失等于排气损失与进气损失之和。如图中面积(W十y十X)所示。 用四行程内燃机示功图计算平均指示压力pmi的过程中已将自由排气损失W和掺杂 在X、 y面积中的小部分面积d的损失除去了，故实际示功图中(X十y-d)所表示的负功称为泵气损失。 第二节 四行程发动机的充气效率 充气效率ηυ是实际进入气缸的新鲜空气与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜空气之比。 式中?pa为大气流动时，克服进气系统阻力而引起的压力损失，一般可写成 2．进气终了温度Ta的影响 Ta愈高，充人气缸的工质密度愈小，ηυ愈低。 转速和负荷都对Ta有影响，负荷不变，转速n越高，工质被加热的时间缩短， Ta降低。 负荷的影响：n不变，负荷加大，缸壁温度升高， Ta提高。 3．残余废气系数γ 1)气缸中残余废气增加，使ηυ降低，燃烧恶化，燃油消耗率高，排放差。 2)压缩比提高使压缩容积减小，残余废气减小。 3)排气压力高，废气多，充气效率降低。 4)排气系统阻力大，废气流动困难，使得排气压力提高。 汽油机在低负荷运转时，节气门开度小，γ高，燃烧恶化。 4．配气相位的影响 配气相位的影响主要是进气门迟闭角的变化，迟闭角增加，会使新鲜充气量的容积减小，但是，pa却可能因为新鲜充气量的惯性进气而增加。应该选择合适的配气定时，使pa具有最大值。 5．压缩比的影响 提高压缩比，使气缸余隙减小，残余废气量减少，从而提高充气效率。 第三节 提高发动机充气效率的措施 一、减少进气系统的流动损失 1．增大进气门直径，选择合适的排气门直径 现代高速发动机单进排气门结构中，进气门直径d与缸径D之比为45％~50％， 比d2／D2=0.2～0.5。排气门的直径也必须足够大，以减少排气损失。 流动阻力一般可分为两类，一类称为沿程阻力，其大小取决于管子长度