第二章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程

1、含弘光大 繼往開來(lái)27-1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理 主講教師：李云伍工程技術(shù)學(xué)院含弘光大 繼往開來(lái)27-2換氣過(guò)程換氣過(guò)程排氣過(guò)程排氣過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程換氣過(guò)程的任務(wù)換氣過(guò)程的任務(wù)排除廢氣排除廢氣吸入盡可能多的新鮮工質(zhì)吸入盡可能多的新鮮工質(zhì) 研究的內(nèi)容研究的內(nèi)容方向與措施方向與措施了解換氣過(guò)程的進(jìn)行情況了解換氣過(guò)程的進(jìn)行情況 分析影響換氣量的各種因素分析影響換氣量的各種因素 提高充氣量提高充氣量減少換氣損失減少換氣損失找出找出換氣的要求：換氣的要求：排氣徹底、進(jìn)氣充分、換氣損失小排氣徹底、進(jìn)氣充分、換氣損失小第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程減少換氣損減少換氣損失的前提下失的前提下含弘光大 繼往開

2、來(lái)27-3第一節(jié) 四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程換氣過(guò)程組成排氣過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程自由排氣強(qiáng)制排氣1.1 換氣過(guò)程四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程指上一循環(huán)排氣門開啟到下一循環(huán)進(jìn)氣門完全關(guān)閉的整個(gè)時(shí)期，約占410480曲軸轉(zhuǎn)角。（四行程內(nèi)燃機(jī)每一循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)720）含弘光大 繼往開來(lái)27-4換氣過(guò)程含弘光大 繼往開來(lái)27-5配氣相位： 用曲軸轉(zhuǎn)角表示的實(shí)際進(jìn)、排氣門開閉時(shí)刻和開啟持續(xù)時(shí)間，稱為配氣相位。相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)含弘光大 繼往開來(lái)27-6原 因 氣門的開、閉有個(gè)過(guò)程氣門的開、閉有個(gè)過(guò)程 ：開啟總是由小開啟總是由小大；關(guān)閉總是由大大；關(guān)閉總是由大??；??； 影響：影響：進(jìn)氣不足；排氣不凈進(jìn)氣不足；排氣不凈

3、氣體慣性的影響：氣體慣性的影響：隨著活塞的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣由小隨著活塞的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣由小大；排氣由小大；排氣由小大；大；進(jìn)氣門由小進(jìn)氣門由小大大??；排氣門由小?。慌艢忾T由小大大?。煌瑯釉斐尚?；同樣造成進(jìn)氣不足、排進(jìn)氣不足、排氣不凈氣不凈 發(fā)動(dòng)機(jī)速度的要求：發(fā)動(dòng)機(jī)速度的要求：實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時(shí)都實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速很高，活塞每一行程歷時(shí)都很短，當(dāng)轉(zhuǎn)速為很短，當(dāng)轉(zhuǎn)速為5600r/min5600r/min時(shí)一個(gè)行程只有時(shí)一個(gè)行程只有60/60/（560056002 2）=0.0054s=0.0054s，即使轉(zhuǎn)速為即使轉(zhuǎn)速為1500r/min1500r/min，一個(gè)行程也只有，一個(gè)行程也只

4、有0.02s0.02s，這樣短的進(jìn)氣或排氣，這樣短的進(jìn)氣或排氣過(guò)程，使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，排氣不凈。進(jìn)氣不足，排氣不凈。含弘光大 繼往開來(lái)27-7 因此，為了最大限度地吸進(jìn)新鮮空氣和排盡廢氣，盡可能地減少換氣損失，必須設(shè)法延長(zhǎng)進(jìn)、排氣的時(shí)間。因此，進(jìn)、排氣門都相對(duì)于每個(gè)沖程開始或結(jié)束的上止點(diǎn)或下止點(diǎn)時(shí)刻提前開啟，滯后關(guān)閉，從而在進(jìn)排氣時(shí)進(jìn)排氣門都有較大的流通面積，減少進(jìn)排氣阻力，充分進(jìn)氣和排氣。含弘光大 繼往開來(lái)27-8 進(jìn)氣提前角： 1)定義：從進(jìn)氣門開始開啟到上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角(或早開角)， 一般為1030。 2)作用：增大了進(jìn)氣行程開始時(shí)氣門的開啟高度，減小進(jìn)

5、氣阻力，增加進(jìn)氣量。 含弘光大 繼往開來(lái)27-9 進(jìn)氣遲后角： 1)定義：從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣遲后角(或晚關(guān)角)。一般為4080。 2)作用：延長(zhǎng)了進(jìn)氣時(shí)間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進(jìn)氣量。 含弘光大 繼往開來(lái)27-10 排氣提前角： 1)定義：從排氣門開始開啟到下止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角(或早開角)。一般為4080。 2)作用：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。 含弘光大 繼往開來(lái)27-11 排氣遲后角： 1)定義：從上止點(diǎn)到排氣門關(guān)閉所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣遲后角(或晚關(guān)角)。一般為1030。 2)作用：延長(zhǎng)了排氣時(shí)間，在

6、廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。 氣門重疊排氣門晚關(guān)進(jìn)氣門早開含弘光大 繼往開來(lái)27-12氣門疊開：氣門疊開定義：由于進(jìn)氣門提前打開而排氣門晚關(guān)，因此在排氣行程上止點(diǎn)出現(xiàn)進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的特殊現(xiàn)象。氣門重疊氣門重疊會(huì)產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生串氣嗎？生串氣嗎？含弘光大 繼往開來(lái)27-13 從排氣門開啟到排氣門完全關(guān)閉的這段時(shí)間。約占220290曲軸轉(zhuǎn)角。1 1、排氣過(guò)程、排氣過(guò)程含弘光大 繼往開來(lái)27-14（1）自由排氣階段 排氣門開啟到氣缸壓力接近于排氣管壓力的這一時(shí)期，稱為自由排氣階段。含弘光大 繼往開來(lái)27-15自由排氣階段分為兩個(gè)階段超臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài) 超臨界狀態(tài) 排氣門開啟時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣

7、壓力較高（0.20.5Mpa），缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比1.9，排氣流動(dòng)處于超臨界狀態(tài)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。含弘光大 繼往開來(lái)27-16通過(guò)排氣門口廢氣的流速等于該狀態(tài)下的音速（m/s）式中 K絕熱指數(shù)； T氣體的絕對(duì)溫度； R氣體常數(shù)Nm/（kgK）。KRTc 當(dāng)T=7001100K（420827）時(shí)，c=500700m/s。此時(shí)，廢氣流量與排氣管內(nèi)的壓力無(wú)關(guān)，只取決于氣缸內(nèi)的氣體狀態(tài)、時(shí)間和氣門開啟截面積。并且因排氣流速甚高，在排氣過(guò)程中伴有刺耳的噪聲，所以排氣系統(tǒng)必須裝有消聲器。含弘光大 繼往開來(lái)27-17 亞臨界狀態(tài) 缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力之比下降到1.9以下時(shí)，排氣流動(dòng)轉(zhuǎn)入

8、亞臨界狀態(tài)，廢氣流速降低，產(chǎn)生的噪音較小。 排出的廢氣量決定于氣缸內(nèi)及排氣管內(nèi)的壓力差。壓力差越大排出廢氣越多。當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻氣缸內(nèi)與排氣管內(nèi)壓力相等，自由排氣階段結(jié)束（一般下止點(diǎn)后1030曲軸轉(zhuǎn)角）。此階段雖然歷程很短，但因排氣流速甚高，排出廢氣量達(dá)60%以上。含弘光大 繼往開來(lái)27-18高速發(fā)動(dòng)機(jī)其排氣提前角要大還是小一些？ 在自由排氣階段中，排出的廢氣量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，在同樣的排氣時(shí)間（以秒計(jì)）所相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角增大，因此，高速發(fā)動(dòng)機(jī)排氣提前角要大。但不宜過(guò)大，否則會(huì)使排氣損失加大。含弘光大 繼往開來(lái)27-19（2）強(qiáng)制排氣階段：活塞上行強(qiáng)制推出廢氣的階段。特點(diǎn)：缸內(nèi)平均壓

9、力高于排氣管平均壓力（克服排氣門、排氣道處的阻力，一般高出10kpa左右。氣體的流速越高，此壓差越大，消耗的功越多） 。排氣門關(guān)閉時(shí)刻：排氣遲閉角，一般為1035曲軸轉(zhuǎn)角（慣性排氣） 。含弘光大 繼往開來(lái)27-202、進(jìn)氣階段： 進(jìn)氣門開始開啟到進(jìn)氣門完全關(guān)閉的全過(guò)程。 準(zhǔn)備進(jìn)氣：進(jìn)氣提前角，一般為030曲軸轉(zhuǎn)角 正常進(jìn)氣 ：活塞下行殘余廢氣膨脹，新鮮氣體充入氣缸。慣性進(jìn)氣：進(jìn)氣遲閉角，一般為4070曲軸轉(zhuǎn)角。特點(diǎn)：缸內(nèi)壓力呈負(fù)壓，進(jìn)氣終了時(shí)有所提高。含弘光大 繼往開來(lái)27-213、掃氣過(guò)程：在氣門疊開期間，可利用新鮮空氣或混合氣來(lái)進(jìn)一步掃除缸內(nèi)廢氣，這稱為燃燒室掃氣。 燃燒室掃氣的作用：1）

10、利用氣流壓差和慣性清除殘余廢氣，增加新鮮充量。2）降低燃燒室內(nèi)零件溫度。含弘光大 繼往開來(lái)27-22二、換氣損失定義：換氣過(guò)程中理論循環(huán)換氣功與實(shí)際循環(huán)換氣功的之差。組成：排氣損失和進(jìn)氣損失兩部分組成。Xy含弘光大 繼往開來(lái)27-231、 排氣損失 排氣損失是從排氣門提前打開，直到進(jìn)氣行程開始，氣缸內(nèi)壓力到達(dá)大氣壓力之前，循環(huán)功的損失。 1）提前排氣損失（圖中面積W）：是由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。2）強(qiáng)制排氣損失（圖中面積Y+d）：是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。 Xy含弘光大 繼往開來(lái)27-24e（排氣門太早開啟） 膨脹功損失：面積ebb太大，且不可能由排氣所消耗的絕對(duì)功的減

11、少來(lái)補(bǔ)償?？梢?jiàn)：如果排氣提前角，則w，y 排氣提前角，則w，y所以：最有利的排氣提前角，必須是使（w+y） 最小。e（排氣門太晚開啟） 膨脹功損失：面積ebb較小，但在br期間排出廢氣所需要的功較多。如何使排氣損失最小?ee含弘光大 繼往開來(lái)27-252、進(jìn)氣損失（面積X） 進(jìn)氣損失：因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功的損失（進(jìn)氣過(guò)程氣缸壓力低于進(jìn)氣管壓力造成的損失）。Xy 進(jìn)氣損失不僅體現(xiàn)在進(jìn)氣過(guò)程所消耗的功上，更重要的是體現(xiàn)在進(jìn)氣過(guò)程所吸入的新鮮充量上。 與排氣損失相比，所占的比例相對(duì)較小。 進(jìn)氣損失的大小直接影響到充氣效率，可通過(guò)多種方法降低進(jìn)氣損失。換氣損失由進(jìn)氣損失和排氣損失組成，包括x、y

12、、w之和。含弘光大 繼往開來(lái)27-263、泵氣損失 泵氣損失又稱為泵氣過(guò)程功，是發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)、排氣兩個(gè)行程中，活塞因排氣和進(jìn)氣所付出或獲得的功，此功可正、可負(fù)。PkPk為壓氣機(jī)出口壓力Pr為渦輪機(jī)入口處壓力含弘光大 繼往開來(lái)27-27一、充量系數(shù)v。 v是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程完善程度的重要指標(biāo)，它定義為每缸每循環(huán)實(shí)際吸入氣缸的新鮮空氣質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的進(jìn)氣量比值。)(30kWWinPeeW()em espM P aV1avssmVmVbglmubeteHgW第二節(jié) 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)循環(huán)燃料量含弘光大 繼往開來(lái)27-28 進(jìn)氣終了的壓力和溫度 排氣終了的壓力和溫度（殘余廢氣系數(shù)

13、） 大氣壓力和溫度 壓縮比 配氣相位 二、影響充量系數(shù)v的因素vvv含弘光大 繼往開來(lái)27-291、進(jìn)氣終了時(shí)的壓力Pa Pa對(duì) v有重要影響，Pa愈高， 值愈大 Pa = Ps-Pa 式中，pa為氣體流動(dòng)時(shí)，克服進(jìn)氣系統(tǒng)阻力而引起的壓降（kPa）。一般可寫成Pa（kPa）n（r/min）PoPa22vpa式中: 管道阻力系數(shù)； 進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度； V管道內(nèi)氣體的流速（m/s） 可見(jiàn)，可見(jiàn)，p pa a主要主要取決于各段管道的阻力系數(shù)和氣體流速取決于各段管道的阻力系數(shù)和氣體流速。若大、高。若大、高時(shí)，時(shí)，p pa a增加，使增加，使p pa a下降。下降。v含弘光大 繼往開來(lái)27-30 轉(zhuǎn)

14、速對(duì)進(jìn)氣壓力的影響轉(zhuǎn)速對(duì)進(jìn)氣壓力的影響 負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速變化時(shí)負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速變化時(shí) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速，則，則p p ，從而，從而p pa a ， v22vpa含弘光大 繼往開來(lái)27-31負(fù)荷負(fù)荷對(duì)進(jìn)氣壓力的影響對(duì)進(jìn)氣壓力的影響 轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷變化時(shí)轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷變化時(shí) 柴油機(jī)：柴油機(jī)： p p 基本不變，從而基本不變，從而p pa a基本不變，基本不變， v基本不變基本不變汽油機(jī)：汽油機(jī)：負(fù)荷負(fù)荷，則，則p p ，從而，從而pa pa ， v22vpa含弘光大 繼往開來(lái)27-322、進(jìn)氣終了的溫度Ta Ta v。 Ta總是高于進(jìn)氣狀態(tài)溫度。 引起Ta升高的原因是: 1）高溫零件加熱工質(zhì)。 2）新鮮工質(zhì)與

15、高溫殘余廢氣混合而被加熱。 3）在汽油機(jī)上，常采用廢氣或冷卻水對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱，以改善混合氣的形成。措施：將高溫排氣管與進(jìn)氣管分置于氣缸兩側(cè)，控制進(jìn)氣預(yù)熱；適當(dāng)加大氣門疊開角等，均有利于降低Ta。在實(shí)際中，主要注意對(duì)冷卻系加強(qiáng)維護(hù)，防止過(guò)熱。含弘光大 繼往開來(lái)27-33轉(zhuǎn)速和負(fù)荷對(duì)Ta的影響1）轉(zhuǎn)速： 當(dāng)負(fù)荷不變而轉(zhuǎn)速增加時(shí)，由于新鮮工質(zhì)與缸壁等接觸時(shí)間短，傳熱量少，所以Ta稍有下降。2）負(fù)荷：當(dāng)轉(zhuǎn)速不變而增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)，缸壁等零件溫度升高，Ta有所上升。含弘光大 繼往開來(lái)27-343、排氣終了壓力和溫度(殘余廢氣系數(shù)）1）排氣系統(tǒng)阻力大，排氣壓力高，廢氣多。（阻力取決于排氣通道阻力系數(shù)和發(fā)動(dòng)

16、機(jī)轉(zhuǎn)速）2）Pr殘余廢氣 v（燃燒惡化，油耗、排放）3）壓縮比殘余廢氣 v 。4）Tr v變化不大（排氣溫度上升進(jìn)氣溫度上升）含弘光大 繼往開來(lái)27-354、大氣壓力和溫度理論：P0，T0 v實(shí)際：充氣量減少，發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降。原因：大氣壓力和溫度同時(shí)影響實(shí)際充氣量和理論充氣量。P0，T0理論充氣量減少P0，T0新鮮氣體密度降低實(shí)際充氣量減少理論充氣量減少幅度比實(shí)際大 v含弘光大 繼往開來(lái)27-365、壓縮比 壓縮比燃燒室容積殘余廢氣量 vvv含弘光大 繼往開來(lái)27-376、配氣相位 對(duì)充氣效率影響最大的是進(jìn)氣門的遲后關(guān)閉，其次是排氣門的遲后關(guān)閉。進(jìn)氣門遲閉小，充分進(jìn)氣下降；進(jìn)氣門遲閉大，新鮮氣

17、體被壓出，實(shí)際充氣減少，充氣效率下降。排氣門遲閉角小，充分排氣下降；排氣遲閉角大，殘余廢氣增加，實(shí)際充氣減少，充氣效率下降。最佳應(yīng)根據(jù)氣流慣性來(lái)確定，而氣流慣性取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。含弘光大 繼往開來(lái)27-38結(jié)結(jié) 論論進(jìn)氣終了壓力提高，充氣效率提高。進(jìn)氣終了溫度提高，充氣效率下降。排氣終了壓力提高，充氣效率下降。排氣終了溫度變化對(duì)充氣效率影響不大。 大氣壓力降低、大氣溫度升高，充氣效率提高。 壓縮比提高，充氣效率提高。配氣相位：進(jìn)、排氣遲后角過(guò)大或過(guò)小，充氣效率降低。 含弘光大 繼往開來(lái)27-39第三節(jié) 提高發(fā)動(dòng)機(jī)充量系數(shù)的措施 1、減少進(jìn)氣阻力（最為重要的影響因素）2、減少排氣阻力3、降低進(jìn)氣

18、溫度4、合理選擇配氣相位含弘光大 繼往開來(lái)27-403.1 減少進(jìn)氣阻力進(jìn)氣系統(tǒng)組成：空氣濾清器或加進(jìn)氣消聲器、節(jié)氣門、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣門（及座）等組成。 進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力：（1）沿程阻力：實(shí)際為管道摩擦阻力（2）局部阻力：由流通截面大小、形狀、流動(dòng)方向變化所引起。 主要損失：進(jìn)氣門座處、空氣濾清器和流道轉(zhuǎn)彎處 減少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充氣效率，改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要途徑。含弘光大 繼往開來(lái)27-41（一）減少進(jìn)氣門處的流動(dòng)損失 流通截面最小、流速最高的地方。與阻力系數(shù)和流動(dòng)速度有關(guān)。關(guān)鍵是：降低流速；改善氣門座處的流動(dòng)情況。1、增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑 進(jìn)氣

19、門直徑增大，擴(kuò)大氣流通路截面積增加，v提高。 雙氣門（一進(jìn)一排）：進(jìn)氣門直徑可達(dá)活塞直徑的45%50%，氣門與活塞面積之比為0.20.25，進(jìn)氣門比排氣門大15%20%。 受結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)一步增大比例已很困難。含弘光大 繼往開來(lái)27-42（1）增大進(jìn)氣門開啟時(shí)的時(shí)面值 氣門開啟斷面與對(duì)應(yīng)開啟時(shí)間的乘積稱為氣門開啟的時(shí)面值。它表示氣體流過(guò)氣門的通過(guò)能力。氣門開啟時(shí)間長(zhǎng)，開啟斷面大，則氣門開啟時(shí)面值大，氣流通過(guò)能力越強(qiáng)，阻力越小。 增大進(jìn)氣門頭部直徑，減小氣門頭部錐角，增大氣門升程，延長(zhǎng)氣門開啟時(shí)間，均可擴(kuò)大氣門開啟時(shí)面值。含弘光大 繼往開來(lái)27-43（2 2）合理控制進(jìn)氣馬赫數(shù)）合理控制進(jìn)氣馬赫數(shù)

20、MaMa 進(jìn)氣馬赫數(shù)進(jìn)氣馬赫數(shù)MaMa是進(jìn)氣門氣流平均速度是進(jìn)氣門氣流平均速度V Vm m與該處音速與該處音速C C之比，即之比，即Ma=VMa=Vm m/C/C。 MaMa是決定氣流流動(dòng)性質(zhì)的重要參數(shù)。是決定氣流流動(dòng)性質(zhì)的重要參數(shù)。 MaMa值反映氣體流動(dòng)和氣門結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，對(duì)充氣效率有重要的值反映氣體流動(dòng)和氣門結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，對(duì)充氣效率有重要的影響。影響。 含弘光大 繼往開來(lái)27-44 根據(jù)一系列的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在正常的配氣定時(shí)條件下，當(dāng)Ma超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，大約在0.5左右，v便急劇下降。所以當(dāng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，n上升，（Cm =Sn/30），Cm上升，所以Ma上升。故為了使Ma值不超過(guò)一定

21、的數(shù)值，在高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機(jī)上必須考慮加大進(jìn)氣閥直徑d。改善氣門處的流動(dòng)，使流量系數(shù)m 增加。Ma在最高轉(zhuǎn)速時(shí)不超過(guò)0.5含弘光大 繼往開來(lái)27-452、采用多氣門結(jié)構(gòu) ：增大進(jìn)氣流通截面積，減少阻力系數(shù)的有效措施缸徑大于80mm時(shí)，采用二進(jìn)二排結(jié)構(gòu)；缸徑小于80mm時(shí)，采用三進(jìn)二排結(jié)構(gòu)。 含弘光大 繼往開來(lái)27-46五氣門或三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介：三進(jìn)兩排：充分利用氣缸外圍尺寸，又能利用氣缸中心布置火花塞。兩進(jìn)一排：增大進(jìn)氣面積。含弘光大 繼往開來(lái)27-47賽車用高比功率的發(fā)動(dòng)機(jī)采用多個(gè)小氣門結(jié)構(gòu)后，功率可提高70%，扭矩可提高30%，且響應(yīng)性比增壓機(jī)好，故是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)高功率化的有力措施。含弘光大 繼往

22、開來(lái)27-48DOHC（雙頂置凸輪軸） 四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：（1）進(jìn)排氣面積大，充量系數(shù)高；（2）火花塞或噴油器布置在中央，利于提高壓縮比和改善燃油霧化質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)性；（3）可減輕氣門系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)零部件的質(zhì)量，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的要求。采用四氣門技術(shù)后，發(fā)動(dòng)機(jī)功率可增加1530， 扭矩增加大約510 缺 點(diǎn)：（1）氣門機(jī)構(gòu)零部件數(shù)目增加，使制造成本和維修成本增加；（2）頂置凸輪軸使缸蓋高度增加。發(fā)動(dòng)機(jī)高度尺寸加大。 含弘光大 繼往開來(lái)27-493、改善進(jìn)氣門處流體動(dòng)力性能，減少氣門處流動(dòng)損失 適當(dāng)增大氣門升程、改進(jìn)配氣凸輪型線、減小運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量、增加零件剛度，在慣性力允許條件下使氣門開閉盡可能快；適當(dāng)

23、加大氣門桿與頭部的過(guò)渡圓弧，減少氣門座密封面的寬度，修圓氣門密封錐面的尖角等措施，可提高充氣效率。 最大氣門升程與閥盤直徑之比L/d取0.260.28。含弘光大 繼往開來(lái)27-504、采用較小的S/D（短行程） n一定S/DCmMa 另D采用大的氣門直徑，使v含弘光大 繼往開來(lái)27-51（二）減少整個(gè)進(jìn)氣管道的流動(dòng)損失（1）進(jìn)氣道和進(jìn)氣管足夠的流通截面，表面光滑，拐彎小減小阻力，多段連接對(duì)中，并能形成渦流； 汽油機(jī)：燃料的霧化、蒸發(fā)、分配、壓力波的利用（保證較高流速和各缸均勻性。） 柴油機(jī)：形成進(jìn)氣渦流 高轉(zhuǎn)速、大功率時(shí)，進(jìn)氣管宜短粗； 中、低速，進(jìn)氣管宜細(xì)長(zhǎng)。（2）空氣濾清器選用阻力小的，注

24、意維護(hù)，及時(shí)更換。含弘光大 繼往開來(lái)27-523.2減小排氣阻力減小排氣門座、排氣道、排氣管、消聲器的阻力，減小排氣門座、排氣道、排氣管、消聲器的阻力，對(duì)對(duì)降低排氣壓力降低排氣壓力和和減少殘余廢氣減少殘余廢氣系數(shù)均有利。系數(shù)均有利。 效果不如減少進(jìn)氣系統(tǒng)阻力有效。效果不如減少進(jìn)氣系統(tǒng)阻力有效。含弘光大 繼往開來(lái)27-533.3 降低進(jìn)氣溫度 影響因素大部分是運(yùn)轉(zhuǎn)因素凡能降低活塞、氣門等熱區(qū)零件的溫度和減小接觸面的措施都有利于減小對(duì)新鮮充量的加熱。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室掃氣、油冷活塞、進(jìn)排氣管分側(cè)布置均有利。含弘光大 繼往開來(lái)27-543.4 合理選擇配氣相位 在配氣相位角度中，對(duì)換氣過(guò)程影響最大的是

25、進(jìn)氣門遲閉角，其次是排氣門提前角和氣門疊開角。含弘光大 繼往開來(lái)27-55（一）進(jìn)氣遲閉角（一）進(jìn)氣遲閉角利用氣流的慣性來(lái)增加每循環(huán)氣缸充量，氣流慣性取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。利用氣流的慣性來(lái)增加每循環(huán)氣缸充量，氣流慣性取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速低時(shí)，應(yīng)減小遲閉角。轉(zhuǎn)速低時(shí)，應(yīng)減小遲閉角。 v v在某一轉(zhuǎn)速下達(dá)到最高值，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流的慣性充氣。在某一轉(zhuǎn)速下達(dá)到最高值，此轉(zhuǎn)速下能最好地利用氣流的慣性充氣。 進(jìn)氣遲閉角增大，進(jìn)氣遲閉角增大，v v最大值最大值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速增加。對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速增加。應(yīng)注意進(jìn)氣門遲閉角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)注意進(jìn)氣門遲閉角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩特性的影響。不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩特性的影響。 n

26、n進(jìn)氣門遲關(guān)角進(jìn)氣門遲關(guān)角 n n排氣門遲關(guān)角排氣門遲關(guān)角 最佳進(jìn)氣遲閉角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速變化最佳進(jìn)氣遲閉角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速變化含弘光大 繼往開來(lái)27-56（二）進(jìn)排氣門重疊角試驗(yàn)表明：40以下，基本無(wú)燃燒室掃氣作用；有重疊角時(shí)充氣效率提高（節(jié)流損失減少）。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門重疊角大，可加強(qiáng)掃氣，冷卻熱區(qū)零件，能提高充氣效率，減少NOx 排放。（三）排氣提前角保證在排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門。 轉(zhuǎn)速增加，排氣提前角增大。 含弘光大 繼往開來(lái)27-57（四）配氣相位的選擇 應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性來(lái)決定，從以下方面評(píng)定：1）充氣效率高，保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能；2）必要的燃燒室掃氣（降低熱負(fù)荷，使運(yùn)行可靠）；3）

27、合適的排氣溫度；4）充氣效率隨轉(zhuǎn)速的變化特性良好，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性；5）較小的換氣損失，保證經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)氣遲閉角決定進(jìn)氣遲閉角決定排氣提前角決定排氣提前角決定氣門重疊角決定氣門重疊角決定含弘光大 繼往開來(lái)27-58理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：（1）低速時(shí)，較小的疊開角和氣門升程。（2）高速時(shí)，最大的氣門升程和進(jìn)氣門遲閉角。（3）最佳的進(jìn)氣定時(shí)，進(jìn)氣門開啟到關(guān)閉的持續(xù)期也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。含弘光大 繼往開來(lái)27-59固定配氣相位的限制：無(wú)法兼顧高速工況動(dòng)力性的要求和部分負(fù)荷、中低轉(zhuǎn)速工況下油耗的要求;為了提高高速性能，配氣相位按高速設(shè)定時(shí)，滿足高速充氣效率的要求，當(dāng)在低速時(shí)，由于進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻與高

28、速時(shí)一樣遲，而在低速時(shí)氣流沒(méi)有足夠的慣性，不能實(shí)現(xiàn)慣性充氣，反而導(dǎo)致倒流現(xiàn)象，充氣效率下降。VVT滿足不同工況下的配氣正時(shí)要求（五）可變配氣相位控制系統(tǒng)含弘光大 繼往開來(lái)27-60VVTVVT功能實(shí)現(xiàn)方式功能實(shí)現(xiàn)方式含弘光大 繼往開來(lái)27-61進(jìn)氣進(jìn)氣VVTVVT含弘光大 繼往開來(lái)27-62uDVVT相位實(shí)例D20VVT發(fā)動(dòng)機(jī)B樣標(biāo)定：BMEPbar012345678910111213Enginespeedrpm500150025003500450055006500000001020303040242436363648423630H16NA_B樣_IVVTBMEPbar012345678910111213Enginespeedrpm500150025003500450055006500-20.00-20.00-20.00-30.00-30.00-30.00-40.00-40.00-45.00-45.00-24.01-23.99-2