汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程

第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程1第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過程和進(jìn)氣過程的總和，統(tǒng)稱為換氣過程。換氣過程的任務(wù):是將缸內(nèi)的廢氣排凈，吸入盡可能多的新鮮工質(zhì)。

第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過程和進(jìn)氣過程的總和，2

目錄第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程第二節(jié)充量與充氣效率第三節(jié)影響充氣效率的因素第四節(jié)提高充氣效率的措施目錄第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程3一、換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在如此短的換氣時(shí)間內(nèi)，要使排氣干凈，進(jìn)氣充足是比較困難的。為了增加氣門開啟時(shí)間，充分利用氣流的流動(dòng)慣性以及減少換氣損失，改善換氣過程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。進(jìn)、排氣門一般都提前開啟，遲后關(guān)閉，不受活塞行程的限制。整個(gè)換氣過程超過兩個(gè)沖程，約占曲軸轉(zhuǎn)角410°～490°。一、換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在如此短的換氣時(shí)間內(nèi)，要使排氣干凈4一、換氣過程

根據(jù)氣體流動(dòng)特點(diǎn)和進(jìn)排氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律，換氣過程分為：

自由排氣階段；強(qiáng)制排氣階段；進(jìn)氣過程階段。

強(qiáng)制排氣進(jìn)氣過程自由排氣一、換氣過程根據(jù)氣體流動(dòng)特點(diǎn)和進(jìn)排氣門運(yùn)5一、換氣過程一、換氣過程6從排氣門在下止點(diǎn)前開始開啟，到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力這個(gè)時(shí)期，稱為自由排氣階段。如圖3—1所示，氣門開啟時(shí)，氣缸內(nèi)壓力較高(大于排氣管壓力2倍以上)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。此時(shí)，排氣流處于超臨界狀態(tài)，流過排氣門處的氣體流速，等于在該處氣體狀態(tài)下的音速。其流量只決定于氣門開啟面積，并和氣體狀態(tài)有關(guān)，與排氣門前后的壓差無關(guān)。1．自由排氣階段從排氣門在下止點(diǎn)前開始開啟，到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力這個(gè)7隨著活塞的推移，缸內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比為1．9以下時(shí)，排氣流進(jìn)入亞臨界狀態(tài)，排氣量由氣缸壓力和排氣管內(nèi)的壓力差來決定，壓力差越大，排出的廢氣量越大。當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻，氣缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力相等時(shí)，自由排氣階段結(jié)束，一般在下止點(diǎn)后10?！?0。曲軸轉(zhuǎn)角。此階段雖然歷程較短，但廢氣流速很高，排出的廢氣量可達(dá)60％以上。1．自由排氣階段隨著活塞的推移，缸內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比82．強(qiáng)制排氣階段這個(gè)階段是由上行的活塞強(qiáng)制將廢氣推出。此時(shí)流速取決于氣缸內(nèi)外的壓力差。壓差越大，氣流速度越大，但耗功也越多。排氣門一般在上止點(diǎn)后10～35°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，這主要是因?yàn)樵谏现裹c(diǎn)附近，廢氣尚有一定流動(dòng)能量，可利用氣流慣性進(jìn)一步排氣，減少缸內(nèi)剩余廢氣量，同時(shí)還可以減少排氣阻力。2．強(qiáng)制排氣階段這個(gè)階段是由上行的活塞強(qiáng)制將廢氣推出。此時(shí)流9為了使新鮮空氣充量更順利地進(jìn)入氣缸，盡可能保證在活塞下行時(shí)有足夠大的進(jìn)氣截面積，減小進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門一般在上止點(diǎn)前0～40°曲軸轉(zhuǎn)角翻開。為了利用高速氣流的慣性，進(jìn)氣門通常在下止點(diǎn)后40～70°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，以增加進(jìn)氣量。3．進(jìn)氣過程為了使新鮮空氣充量更順利地進(jìn)入氣缸，盡可能保證在活塞下行時(shí)有10排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，使得在上止點(diǎn)附近一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，存在著進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。氣門疊開角一般為20～60度曲軸轉(zhuǎn)角；增加新鮮空氣充量；利用新氣幫助去除廢氣，減少氣缸中廢氣量；疊開角過大可能發(fā)生廢氣倒流入進(jìn)氣管中。4．氣門疊開排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，使得在上止點(diǎn)附近一定的曲111、自由排氣定義：從排氣門翻開到氣缸壓力接近排氣管壓力所對(duì)應(yīng)的階段。分段及詳解前期〔超臨界排氣〕：，廢氣以聲速流經(jīng)排氣門口，與壓差無干。C=〔KRT〕1/2，420-827°C時(shí)，500m/s-700m/s。中期〔亞臨界排氣〕：1.9>Pb/Pr>1，流速低于音速且取決于壓差。結(jié)束階段：Pb與Pr趨于一致，廢氣不能自由排出，需活塞上行推出廢氣。一、換氣過程1、自由排氣一、換氣過程121.自由排氣特點(diǎn)排出廢氣量與工況〔尤其是轉(zhuǎn)速〕無關(guān)僅取決于缸內(nèi)狀態(tài)及排氣管阻力〔結(jié)束標(biāo)志為壓力平衡〕。時(shí)間極短但有近60％的廢氣在此階段排出。2.強(qiáng)制排氣定義：克服排氣系統(tǒng)阻力活塞強(qiáng)制推出廢氣。一、換氣過程1.自由排氣一、換氣過程133.進(jìn)氣過程定義：活塞下行、缸內(nèi)容積增加、缸內(nèi)壓力下降、環(huán)境壓力－缸內(nèi)壓力>進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，吸入新鮮工質(zhì)。特點(diǎn)：初期缸內(nèi)容積增加、壓差缺乏不進(jìn)氣，進(jìn)氣系統(tǒng)壓力急劇下降。壓力下降到壓差>＝進(jìn)氣阻力后壓力幾乎不變。一、換氣過程3.進(jìn)氣過程一、換氣過程14二、換氣損失換氣過程的損失包括：排氣損失進(jìn)氣損失二、換氣損失換氣過程的損失包括：15汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程161．排氣損失排氣損失是從排氣門提前翻開，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。它可分為：1)自由排氣損失，是由于排氣門提前翻開而引起的膨脹功的減少。2)強(qiáng)制排氣損失，是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。1．排氣損失排氣損失是從排氣門提前翻開，直到進(jìn)氣行程開始，氣171．排氣損失隨著排氣提前角增大，自由排氣損失增加，強(qiáng)制排氣損失減??；如排氣提前角減少，那么強(qiáng)制排氣損失增加。

最有利的排氣提前角應(yīng)使自由排氣損失與強(qiáng)制排氣損失之和為最小。減少排氣損失的主要措施：減小排氣系統(tǒng)阻力排氣門處的流動(dòng)損失1．排氣損失隨著排氣提前角增大，自由排氣損失增加，強(qiáng)制排氣損18定義：進(jìn)氣損失主要是指進(jìn)氣過程中，因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功的損失。與排氣損失相比相對(duì)較小排氣損失與進(jìn)氣損失之和，稱為換氣損失。2．進(jìn)氣損失定義：進(jìn)氣損失主要是指進(jìn)氣過程中，因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功19泵氣損失定義：在實(shí)際換氣過程中，由于工質(zhì)流動(dòng)時(shí)節(jié)流、摩擦等原因的存在，產(chǎn)生的能量損失，泵氣損失又稱為泵氣過程功。這局部損失放在機(jī)械損失中加以考慮。泵氣損失定義：在實(shí)際換氣過程中，由于工質(zhì)流動(dòng)時(shí)節(jié)流、摩擦等原20第二節(jié)充量和充氣效率充量即充氣量，是指在進(jìn)氣過程中，充入氣缸的新鮮空氣或可燃混合氣。每循環(huán)充量：每循環(huán)充量是指發(fā)動(dòng)機(jī)在每一個(gè)循環(huán)的進(jìn)氣過程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮氣體(空氣或可燃混合氣)的質(zhì)量，即循環(huán)實(shí)際充量，用△m表示。單位時(shí)間充量：?jiǎn)挝粫r(shí)間充量是指每小時(shí)進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示，

第二節(jié)充量和充氣效率充量即充氣量，是指在進(jìn)氣過程中，充入氣21每循環(huán)充量前已分析，由于排氣系統(tǒng)存在阻力，當(dāng)排氣門關(guān)閉時(shí)，氣缸內(nèi)尚有一局部剩余廢氣存在，所占?xì)飧诪関r壓力為pr溫度為Tr那么其質(zhì)量為進(jìn)氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)既有新鮮充量，又有剩余廢氣，所占比體積為va、壓力為pca溫度為tca，那么氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為每循環(huán)充量前已分析，由于排氣系統(tǒng)存在阻力，當(dāng)排氣門關(guān)閉時(shí)，氣22每循環(huán)充量充入氣缸的新鮮充量為剩余廢氣系數(shù)是指每循環(huán)殘留在氣缸內(nèi)的廢氣質(zhì)量△mr與新鮮充量△m之比。剩余廢氣量有多少？每循環(huán)充量充入氣缸的新鮮充量為剩余廢氣量有多少？23每循環(huán)充量氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量又可以表示為氣缸內(nèi)的新鮮充量可表示為每循環(huán)充量氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量又可以表示為24單位時(shí)間充量單位時(shí)間充量是指每小時(shí)進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示。式中：n—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

i—

氣缸數(shù)單位時(shí)間充量單位時(shí)間充量是指每小時(shí)進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，25單位時(shí)間充量如果每循環(huán)充量△m保持不變，轉(zhuǎn)速增加；單位時(shí)間充量△mh會(huì)直線增加，發(fā)動(dòng)機(jī)功率也會(huì)不斷增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，每循環(huán)充量不可防止地要降低，以至于單位時(shí)間充量的增加逐漸緩慢。當(dāng)轉(zhuǎn)速增到某一數(shù)值后，△mh到達(dá)最大值(此時(shí)進(jìn)氣流速到達(dá)音速)，充量根本保持不變。單位時(shí)間充量如果每循環(huán)充量△m保持不變，轉(zhuǎn)速增加；26充氣效率定義：發(fā)動(dòng)機(jī)每一工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的實(shí)際充量，與進(jìn)氣狀態(tài)下能充滿氣缸工作容積的理論充量的比值，稱為充氣效率，用φc表示，即式中：△m?！M(jìn)氣狀態(tài)充滿氣缸工作容積的理論充量。所謂進(jìn)氣狀態(tài)，是指經(jīng)空氣濾清器后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。為測(cè)量方便，在非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，一般都采用當(dāng)時(shí)的大氣狀態(tài)；在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用增壓器出口的狀態(tài)。

充氣效率定義：發(fā)動(dòng)機(jī)每一工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的實(shí)際充量，與進(jìn)氣狀27充氣效率假設(shè)大氣壓力及溫度分別為p。和T。，氣缸工作容積的理論充量為△m。，那么充氣效率假設(shè)大氣壓力及溫度分別為p。和T。，氣缸工作容積的理28充氣效率充氣效率29充氣效率充氣效率φc與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積無關(guān)，可用來評(píng)定不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程好壞。φc越大，每循環(huán)實(shí)際充量越多，每循環(huán)可燃燒的燃料隨之增加，動(dòng)力性越好。

充氣效率充氣效率φc與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積無關(guān)，可用來評(píng)定不同排30充氣效率可直接測(cè)定，用流量計(jì)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)實(shí)際充氣量V1〔〕，理論充氣量V〔〕由下面的公式算出：式中：Vs——?dú)飧坠ぷ魅莘e〔L〕；i——?dú)飧讛?shù)；n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速〔r／min〕。充氣效率可直接測(cè)定，用流量計(jì)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)實(shí)際充氣量V1〔31第三節(jié)影響充氣效率的因素一、充氣效率的表達(dá)式進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為：設(shè)排氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)剩余廢氣的質(zhì)量為：充入氣缸新鮮充量的質(zhì)量為：第三節(jié)影響充氣效率的因素一、充氣效率的表達(dá)式32一、充氣效率的表達(dá)式令，，、是考慮進(jìn)、排氣門遲閉角的影響，那么一、充氣效率的表達(dá)式33一、充氣效率的表達(dá)式設(shè)剩余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)R近似相等，將氣體狀態(tài)方程代入上式，那么式中：Ts、ps—進(jìn)氣狀態(tài)的溫度和壓力；Ta、pa—進(jìn)氣終了時(shí)的氣體溫度和壓力；Tr、pr—剩余廢氣的溫度和壓力；—壓縮比。一、充氣效率的表達(dá)式設(shè)剩余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)R近似相等34一、充氣效率的表達(dá)式剩余廢氣系數(shù)：進(jìn)氣過程結(jié)束時(shí)氣缸內(nèi)剩余廢氣量與氣缸中新鮮充量的比值。一、充氣效率的表達(dá)式剩余廢氣系數(shù)：進(jìn)氣過程結(jié)束時(shí)氣35二、影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的溫度剩余廢氣系數(shù)壓縮比配氣相位負(fù)荷二、影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力361.進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力越大，充氣效率越大式中，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〕。其中：——管道阻力系數(shù)；——進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度〔kg／ms〕；——管道內(nèi)氣體的流速〔m/s〕。1.進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力越大，充氣效率越大37轉(zhuǎn)速的影響1.進(jìn)氣終了的壓力轉(zhuǎn)速的影響1.進(jìn)氣終了的壓力38負(fù)荷的影響〔n一定〕汽油機(jī)〔量調(diào)節(jié)〕，負(fù)荷↓〔節(jié)氣門小〕。柴油機(jī)〔質(zhì)調(diào)節(jié)〕負(fù)荷↑→不變，根本不變或稍↓。1.進(jìn)氣終了的壓力負(fù)荷的影響〔n一定〕1.進(jìn)氣終了的壓力392.進(jìn)氣終了的溫度

的原因：①高溫零件加熱；②剩余廢氣加熱；③進(jìn)氣預(yù)熱。影響因素：負(fù)荷↑〔接觸時(shí)間短〕2.進(jìn)氣終了的溫度的原因：影響因素：負(fù)荷↑403.剩余廢氣系數(shù)剩余廢氣系數(shù)增大，充氣效率降低，而且使燃燒惡化。特別是汽油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，稀釋可燃混合氣，使燃燒過程緩慢，經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差。剩余廢氣系數(shù)范圍四行程非增壓柴油機(jī)～四行程增壓柴油機(jī)0～四行程汽油機(jī)～3.剩余廢氣系數(shù)剩余廢氣系數(shù)增大，414.壓縮比壓縮比增大氣缸余隙減小剩余廢氣系數(shù)減小提高沖量系數(shù)4.壓縮比壓縮比增大425.配氣相位進(jìn)氣門遲閉角增加〔〕新鮮充量的容積減小，但進(jìn)氣終了壓力值卻可能因有氣流慣性而增大適宜的配氣定時(shí)應(yīng)考慮具有最大值。5.配氣相位進(jìn)氣門遲閉角增加〔〕436.進(jìn)氣或大氣狀態(tài)

增大由于新氣和缸壁溫差小提高充氣效率

6.進(jìn)氣或大氣狀態(tài)44第四節(jié)提高充氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值氣門開啟斷面與對(duì)應(yīng)的開啟時(shí)間的乘積稱為開啟時(shí)間值。氣門開啟時(shí)間長(zhǎng)，開啟斷面大，那么開啟時(shí)面值大，氣流通暢，阻力小。第四節(jié)提高充氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力45增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值圖3-6所示，其門開啟的最小斷面為氣門錐體側(cè)面積。增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值圖3-6所示，其門開啟的最小斷面為氣門46增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值47增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值增大進(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。從而擴(kuò)大氣流通過能力，減少阻力提高充氣效率。但增大氣門直徑受到燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，因此常用減小排氣門頭部直徑的方法，相應(yīng)增大進(jìn)氣門頭部直徑。增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值增大進(jìn)氣門頭部直徑，減小氣門頭部錐角，48增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)單進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣門直徑可達(dá)活塞直徑的45％-50％，氣門和活塞面積比為～。減小氣門錐角也受到強(qiáng)度剛度的限制，不宜太小。增大氣門升程和延長(zhǎng)開啟時(shí)間，又受慣性力和配氣相位改變的限制，涉及問題較多，影響也較復(fù)雜。增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)單進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣門直徑可49〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度。3.增加進(jìn)氣門的數(shù)目一般采用雙進(jìn)氣門和雙排氣門或三個(gè)進(jìn)氣門、二個(gè)排氣門的結(jié)構(gòu)，提高充氣效率。〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均50第四節(jié)提高沖氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑增加氣門的數(shù)目改善進(jìn)氣門初流體動(dòng)力性能，減小氣門處流動(dòng)損失采取較小的S/D值〔短行程〕第四節(jié)提高沖氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力51汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程521.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑在雙氣門〔一進(jìn)一排〕式中：d——進(jìn)氣門直徑D——?dú)飧赘讖?.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑在雙氣門〔一進(jìn)一排53流動(dòng)阻力沿程阻力

取決于管子的長(zhǎng)度、直徑、管壁粗糙度、氣體流速局部阻力取決于流道截面積大小、形狀以及因流動(dòng)方向的改變使流道內(nèi)分布發(fā)生變化而引起的。1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑較小流動(dòng)阻力1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑較小54汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程551.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma定義：進(jìn)氣門處氣體的平均速度與該處聲速c的比值。它反映流動(dòng)對(duì)充氣效率的影響，成為分析充氣效率的一個(gè)特征數(shù)。2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度。1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma2.561.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑572.增加氣門的數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)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)。優(yōu)點(diǎn)四氣門機(jī)與兩氣門機(jī)相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高；低速時(shí)扭矩小。2.增加氣門的數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)58汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程593.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)增加氣門升程，改進(jìn)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得盡可能。適當(dāng)加大氣門桿身與頭部的過渡圓弧，減小氣門座密封面的寬度，修圓氣門座密封錐面的尖角等措施，均可改善進(jìn)氣門處流體動(dòng)力性能，減小流動(dòng)損失。3.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)增加604.采取較小的S/D值〔短行程〕轉(zhuǎn)速不變得情況下S/D值減小活塞平均速度減小馬赫數(shù)降低缸徑增大，還可以采用大的氣門直徑4.采取較小的S/D值〔短行程〕轉(zhuǎn)速不變得情況下61一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失〔二〕減小整個(gè)進(jìn)氣管道的流動(dòng)阻力進(jìn)氣道進(jìn)氣管空氣濾清器化油器一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失〔二〕減小整個(gè)進(jìn)氣管道的流動(dòng)阻力621.進(jìn)氣道主要措施改善進(jìn)氣道形狀，減小阻力改善進(jìn)氣道形狀，使新鮮工質(zhì)形成渦流一般應(yīng)具有足夠的流通面積表現(xiàn)光滑拐彎小多段通道連接對(duì)中1.進(jìn)氣道主要措施632.進(jìn)氣管進(jìn)氣管道結(jié)構(gòu)、尺寸及外表質(zhì)量對(duì)充氣效率有較大影響。進(jìn)氣管道應(yīng)保證足夠的氣體流通面積和結(jié)構(gòu)上的要求。汽油機(jī)還必須考慮燃料的蒸發(fā)、氣化和分配；柴油機(jī)還應(yīng)利于進(jìn)氣渦流的形成，以改善混合氣的品質(zhì)和燃燒等。2.進(jìn)氣管進(jìn)氣管道結(jié)構(gòu)、尺寸及外表質(zhì)量對(duì)充氣效率有較大影響。64三種進(jìn)氣管截面形狀圓形圓形斷面流動(dòng)阻力最小矩形矩形最大D形D形居中為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)動(dòng)力性和保證高速時(shí)進(jìn)氣充分，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)還采用可變長(zhǎng)度的進(jìn)氣管。由進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換電磁閥控制轉(zhuǎn)換輥，在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速范圍，電磁閥工作，使進(jìn)氣通道變短。在相同截面情況下2.進(jìn)氣管三種進(jìn)氣管截面形狀在相同截2.進(jìn)氣管65汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程663.空氣濾清器空氣濾清器阻力隨結(jié)構(gòu)而不同。阻力大小隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。它必須在保證濾清效果的前提下，盡可能減小阻力，如加大通過斷面，改正濾清器性能。在使用中，應(yīng)經(jīng)常清洗濾清器，及時(shí)更換濾芯。3.空氣濾清器空氣濾清器阻力隨結(jié)構(gòu)而不同。67汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程684.化油器由于化油器喉管斷面小，流動(dòng)阻力大。為了減小喉管阻力而又不影響燃料霧化，常采用多腔多喉管化油器。近年來汽油機(jī)采用電控燃油噴射系統(tǒng)，取消了化油器，既可以減小進(jìn)氣阻力，同時(shí)又滿足了混合氣濃度、霧化和分配均勻等要求，得到廣泛應(yīng)用。

4.化油器由于化油器喉管斷面小，流動(dòng)阻力大。為了減小喉管阻69二、減小對(duì)新鮮工質(zhì)的加熱新鮮充量被吸人氣缸的過程中，受到進(jìn)氣管道、氣門、氣缸壁、活塞等一系列受熱零件的加熱，造成進(jìn)氣溫度升高，氣體密度下降，使循環(huán)充量減少。特別是汽油機(jī)，經(jīng)常把排氣管與進(jìn)氣管布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的同一側(cè)。有些發(fā)動(dòng)機(jī)采用調(diào)節(jié)預(yù)熱裝置，根據(jù)季節(jié)溫度不同可調(diào)節(jié)預(yù)熱程度，在柴油機(jī)上采用進(jìn)排氣管分置于發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)。二、減小對(duì)新鮮工質(zhì)的加熱新鮮充量被吸人氣缸的過程中，受到進(jìn)氣70三、減小排氣系統(tǒng)的阻力排氣系統(tǒng)包括：排氣門、排氣管、排氣道和消聲器等。排氣系統(tǒng)阻力降低，排出的廢氣量增加，排氣終了壓力pr下降，不僅可以使剩余廢氣系數(shù)減小，充氣效率提高，而且還能夠減少排氣損失。排氣管道也應(yīng)與進(jìn)氣管道同樣注意其結(jié)構(gòu)要求，使用中應(yīng)注意消除殘留積炭等。三、減小排氣系統(tǒng)的阻力排氣系統(tǒng)包括：71汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程72四、合理的選擇配氣相位〔一〕進(jìn)氣門遲閉角進(jìn)氣門遲閉角利用氣流的過后充氣現(xiàn)象來增加每循環(huán)氣缸充量的。轉(zhuǎn)速較低〔Ma較小〕轉(zhuǎn)速較高〔Ma較大〕四、合理的選擇配氣相位〔一〕進(jìn)氣門遲閉角73〔二〕進(jìn)、排氣門重疊角高速非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)〔重疊角在20~60度〕重疊角在40度以下，根本無燃燒室掃氣。使充氣效率提高，原因是重疊角使進(jìn)氣初期和排氣后期的節(jié)流損失減小。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)〔重疊角在110~140度〕強(qiáng)烈的燃燒室掃氣?！捕尺M(jìn)、排氣門重疊角高速非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)〔重疊角在20~60度74〔三〕排氣提前角在保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門。加大膨脹比提高熱效率〔三〕排氣提前角在保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門。75〔四〕配氣相位的選擇根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性來決定：充氣效率高，保證動(dòng)力性必要的燃燒室掃氣適宜的排氣溫度良好的充氣效率特性，適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性較小的換氣損失，保證經(jīng)濟(jì)性〔四〕配氣相位的選擇根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性來決定：76汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程77復(fù)習(xí)思考題1．何謂換氣過程?包括哪幾個(gè)階段?2．什么是自由排氣和慣性排氣?這兩個(gè)階段的長(zhǎng)短對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有何影響?3．什么是換氣損失?如何減少換氣損失?4．何謂充量、循環(huán)充量、單位時(shí)間充量?復(fù)習(xí)思考題1．何謂換氣過程?包括哪幾個(gè)階段?78復(fù)習(xí)思考題5．何謂充氣效率?影響充氣效率的因素有哪些?6．分析配氣相位、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、壓縮比對(duì)充氣效率是怎樣影響的?7．提高循環(huán)充量和充氣效率的措施有哪些?8．如何確定最正確排氣提前角?復(fù)習(xí)思考題5．何謂充氣效率?影響充氣效率的因素有哪些?79汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程80第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程81第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過程和進(jìn)氣過程的總和，統(tǒng)稱為換氣過程。換氣過程的任務(wù):是將缸內(nèi)的廢氣排凈，吸入盡可能多的新鮮工質(zhì)。

第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過程和進(jìn)氣過程的總和，82

目錄第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程第二節(jié)充量與充氣效率第三節(jié)影響充氣效率的因素第四節(jié)提高充氣效率的措施目錄第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程83一、換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在如此短的換氣時(shí)間內(nèi)，要使排氣干凈，進(jìn)氣充足是比較困難的。為了增加氣門開啟時(shí)間，充分利用氣流的流動(dòng)慣性以及減少換氣損失，改善換氣過程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。進(jìn)、排氣門一般都提前開啟，遲后關(guān)閉，不受活塞行程的限制。整個(gè)換氣過程超過兩個(gè)沖程，約占曲軸轉(zhuǎn)角410°～490°。一、換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在如此短的換氣時(shí)間內(nèi)，要使排氣干凈84一、換氣過程

根據(jù)氣體流動(dòng)特點(diǎn)和進(jìn)排氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律，換氣過程分為：

自由排氣階段；強(qiáng)制排氣階段；進(jìn)氣過程階段。

強(qiáng)制排氣進(jìn)氣過程自由排氣一、換氣過程根據(jù)氣體流動(dòng)特點(diǎn)和進(jìn)排氣門運(yùn)85一、換氣過程一、換氣過程86從排氣門在下止點(diǎn)前開始開啟，到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力這個(gè)時(shí)期，稱為自由排氣階段。如圖3—1所示，氣門開啟時(shí)，氣缸內(nèi)壓力較高(大于排氣管壓力2倍以上)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。此時(shí)，排氣流處于超臨界狀態(tài)，流過排氣門處的氣體流速，等于在該處氣體狀態(tài)下的音速。其流量只決定于氣門開啟面積，并和氣體狀態(tài)有關(guān)，與排氣門前后的壓差無關(guān)。1．自由排氣階段從排氣門在下止點(diǎn)前開始開啟，到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力這個(gè)87隨著活塞的推移，缸內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比為1．9以下時(shí)，排氣流進(jìn)入亞臨界狀態(tài)，排氣量由氣缸壓力和排氣管內(nèi)的壓力差來決定，壓力差越大，排出的廢氣量越大。當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻，氣缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力相等時(shí)，自由排氣階段結(jié)束，一般在下止點(diǎn)后10。～30。曲軸轉(zhuǎn)角。此階段雖然歷程較短，但廢氣流速很高，排出的廢氣量可達(dá)60％以上。1．自由排氣階段隨著活塞的推移，缸內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比882．強(qiáng)制排氣階段這個(gè)階段是由上行的活塞強(qiáng)制將廢氣推出。此時(shí)流速取決于氣缸內(nèi)外的壓力差。壓差越大，氣流速度越大，但耗功也越多。排氣門一般在上止點(diǎn)后10～35°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，這主要是因?yàn)樵谏现裹c(diǎn)附近，廢氣尚有一定流動(dòng)能量，可利用氣流慣性進(jìn)一步排氣，減少缸內(nèi)剩余廢氣量，同時(shí)還可以減少排氣阻力。2．強(qiáng)制排氣階段這個(gè)階段是由上行的活塞強(qiáng)制將廢氣推出。此時(shí)流89為了使新鮮空氣充量更順利地進(jìn)入氣缸，盡可能保證在活塞下行時(shí)有足夠大的進(jìn)氣截面積，減小進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門一般在上止點(diǎn)前0～40°曲軸轉(zhuǎn)角翻開。為了利用高速氣流的慣性，進(jìn)氣門通常在下止點(diǎn)后40～70°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，以增加進(jìn)氣量。3．進(jìn)氣過程為了使新鮮空氣充量更順利地進(jìn)入氣缸，盡可能保證在活塞下行時(shí)有90排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，使得在上止點(diǎn)附近一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，存在著進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。氣門疊開角一般為20～60度曲軸轉(zhuǎn)角；增加新鮮空氣充量；利用新氣幫助去除廢氣，減少氣缸中廢氣量；疊開角過大可能發(fā)生廢氣倒流入進(jìn)氣管中。4．氣門疊開排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，使得在上止點(diǎn)附近一定的曲911、自由排氣定義：從排氣門翻開到氣缸壓力接近排氣管壓力所對(duì)應(yīng)的階段。分段及詳解前期〔超臨界排氣〕：，廢氣以聲速流經(jīng)排氣門口，與壓差無干。C=〔KRT〕1/2，420-827°C時(shí)，500m/s-700m/s。中期〔亞臨界排氣〕：1.9>Pb/Pr>1，流速低于音速且取決于壓差。結(jié)束階段：Pb與Pr趨于一致，廢氣不能自由排出，需活塞上行推出廢氣。一、換氣過程1、自由排氣一、換氣過程921.自由排氣特點(diǎn)排出廢氣量與工況〔尤其是轉(zhuǎn)速〕無關(guān)僅取決于缸內(nèi)狀態(tài)及排氣管阻力〔結(jié)束標(biāo)志為壓力平衡〕。時(shí)間極短但有近60％的廢氣在此階段排出。2.強(qiáng)制排氣定義：克服排氣系統(tǒng)阻力活塞強(qiáng)制推出廢氣。一、換氣過程1.自由排氣一、換氣過程933.進(jìn)氣過程定義：活塞下行、缸內(nèi)容積增加、缸內(nèi)壓力下降、環(huán)境壓力－缸內(nèi)壓力>進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，吸入新鮮工質(zhì)。特點(diǎn)：初期缸內(nèi)容積增加、壓差缺乏不進(jìn)氣，進(jìn)氣系統(tǒng)壓力急劇下降。壓力下降到壓差>＝進(jìn)氣阻力后壓力幾乎不變。一、換氣過程3.進(jìn)氣過程一、換氣過程94二、換氣損失換氣過程的損失包括：排氣損失進(jìn)氣損失二、換氣損失換氣過程的損失包括：95汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程961．排氣損失排氣損失是從排氣門提前翻開，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。它可分為：1)自由排氣損失，是由于排氣門提前翻開而引起的膨脹功的減少。2)強(qiáng)制排氣損失，是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。1．排氣損失排氣損失是從排氣門提前翻開，直到進(jìn)氣行程開始，氣971．排氣損失隨著排氣提前角增大，自由排氣損失增加，強(qiáng)制排氣損失減小；如排氣提前角減少，那么強(qiáng)制排氣損失增加。

最有利的排氣提前角應(yīng)使自由排氣損失與強(qiáng)制排氣損失之和為最小。減少排氣損失的主要措施：減小排氣系統(tǒng)阻力排氣門處的流動(dòng)損失1．排氣損失隨著排氣提前角增大，自由排氣損失增加，強(qiáng)制排氣損98定義：進(jìn)氣損失主要是指進(jìn)氣過程中，因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功的損失。與排氣損失相比相對(duì)較小排氣損失與進(jìn)氣損失之和，稱為換氣損失。2．進(jìn)氣損失定義：進(jìn)氣損失主要是指進(jìn)氣過程中，因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功99泵氣損失定義：在實(shí)際換氣過程中，由于工質(zhì)流動(dòng)時(shí)節(jié)流、摩擦等原因的存在，產(chǎn)生的能量損失，泵氣損失又稱為泵氣過程功。這局部損失放在機(jī)械損失中加以考慮。泵氣損失定義：在實(shí)際換氣過程中，由于工質(zhì)流動(dòng)時(shí)節(jié)流、摩擦等原100第二節(jié)充量和充氣效率充量即充氣量，是指在進(jìn)氣過程中，充入氣缸的新鮮空氣或可燃混合氣。每循環(huán)充量：每循環(huán)充量是指發(fā)動(dòng)機(jī)在每一個(gè)循環(huán)的進(jìn)氣過程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮氣體(空氣或可燃混合氣)的質(zhì)量，即循環(huán)實(shí)際充量，用△m表示。單位時(shí)間充量：?jiǎn)挝粫r(shí)間充量是指每小時(shí)進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示，

第二節(jié)充量和充氣效率充量即充氣量，是指在進(jìn)氣過程中，充入氣101每循環(huán)充量前已分析，由于排氣系統(tǒng)存在阻力，當(dāng)排氣門關(guān)閉時(shí)，氣缸內(nèi)尚有一局部剩余廢氣存在，所占?xì)飧诪関r壓力為pr溫度為Tr那么其質(zhì)量為進(jìn)氣終了時(shí)，氣缸內(nèi)既有新鮮充量，又有剩余廢氣，所占比體積為va、壓力為pca溫度為tca，那么氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為每循環(huán)充量前已分析，由于排氣系統(tǒng)存在阻力，當(dāng)排氣門關(guān)閉時(shí)，氣102每循環(huán)充量充入氣缸的新鮮充量為剩余廢氣系數(shù)是指每循環(huán)殘留在氣缸內(nèi)的廢氣質(zhì)量△mr與新鮮充量△m之比。剩余廢氣量有多少？每循環(huán)充量充入氣缸的新鮮充量為剩余廢氣量有多少？103每循環(huán)充量氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量又可以表示為氣缸內(nèi)的新鮮充量可表示為每循環(huán)充量氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量又可以表示為104單位時(shí)間充量單位時(shí)間充量是指每小時(shí)進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示。式中：n—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

i—

氣缸數(shù)單位時(shí)間充量單位時(shí)間充量是指每小時(shí)進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，105單位時(shí)間充量如果每循環(huán)充量△m保持不變，轉(zhuǎn)速增加；單位時(shí)間充量△mh會(huì)直線增加，發(fā)動(dòng)機(jī)功率也會(huì)不斷增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，每循環(huán)充量不可防止地要降低，以至于單位時(shí)間充量的增加逐漸緩慢。當(dāng)轉(zhuǎn)速增到某一數(shù)值后，△mh到達(dá)最大值(此時(shí)進(jìn)氣流速到達(dá)音速)，充量根本保持不變。單位時(shí)間充量如果每循環(huán)充量△m保持不變，轉(zhuǎn)速增加；106充氣效率定義：發(fā)動(dòng)機(jī)每一工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的實(shí)際充量，與進(jìn)氣狀態(tài)下能充滿氣缸工作容積的理論充量的比值，稱為充氣效率，用φc表示，即式中：△m。—進(jìn)氣狀態(tài)充滿氣缸工作容積的理論充量。所謂進(jìn)氣狀態(tài)，是指經(jīng)空氣濾清器后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。為測(cè)量方便，在非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，一般都采用當(dāng)時(shí)的大氣狀態(tài)；在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用增壓器出口的狀態(tài)。

充氣效率定義：發(fā)動(dòng)機(jī)每一工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的實(shí)際充量，與進(jìn)氣狀107充氣效率假設(shè)大氣壓力及溫度分別為p。和T。，氣缸工作容積的理論充量為△m。，那么充氣效率假設(shè)大氣壓力及溫度分別為p。和T。，氣缸工作容積的理108充氣效率充氣效率109充氣效率充氣效率φc與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積無關(guān)，可用來評(píng)定不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程好壞。φc越大，每循環(huán)實(shí)際充量越多，每循環(huán)可燃燒的燃料隨之增加，動(dòng)力性越好。

充氣效率充氣效率φc與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積無關(guān)，可用來評(píng)定不同排110充氣效率可直接測(cè)定，用流量計(jì)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)實(shí)際充氣量V1〔〕，理論充氣量V〔〕由下面的公式算出：式中：Vs——?dú)飧坠ぷ魅莘e〔L〕；i——?dú)飧讛?shù)；n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速〔r／min〕。充氣效率可直接測(cè)定，用流量計(jì)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)實(shí)際充氣量V1〔111第三節(jié)影響充氣效率的因素一、充氣效率的表達(dá)式進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為：設(shè)排氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)剩余廢氣的質(zhì)量為：充入氣缸新鮮充量的質(zhì)量為：第三節(jié)影響充氣效率的因素一、充氣效率的表達(dá)式112一、充氣效率的表達(dá)式令，，、是考慮進(jìn)、排氣門遲閉角的影響，那么一、充氣效率的表達(dá)式113一、充氣效率的表達(dá)式設(shè)剩余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)R近似相等，將氣體狀態(tài)方程代入上式，那么式中：Ts、ps—進(jìn)氣狀態(tài)的溫度和壓力；Ta、pa—進(jìn)氣終了時(shí)的氣體溫度和壓力；Tr、pr—剩余廢氣的溫度和壓力；—壓縮比。一、充氣效率的表達(dá)式設(shè)剩余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)R近似相等114一、充氣效率的表達(dá)式剩余廢氣系數(shù)：進(jìn)氣過程結(jié)束時(shí)氣缸內(nèi)剩余廢氣量與氣缸中新鮮充量的比值。一、充氣效率的表達(dá)式剩余廢氣系數(shù)：進(jìn)氣過程結(jié)束時(shí)氣115二、影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的溫度剩余廢氣系數(shù)壓縮比配氣相位負(fù)荷二、影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力1161.進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力越大，充氣效率越大式中，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〕。其中：——管道阻力系數(shù)；——進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度〔kg／ms〕；——管道內(nèi)氣體的流速〔m/s〕。1.進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力越大，充氣效率越大117轉(zhuǎn)速的影響1.進(jìn)氣終了的壓力轉(zhuǎn)速的影響1.進(jìn)氣終了的壓力118負(fù)荷的影響〔n一定〕汽油機(jī)〔量調(diào)節(jié)〕，負(fù)荷↓〔節(jié)氣門小〕。柴油機(jī)〔質(zhì)調(diào)節(jié)〕負(fù)荷↑→不變，根本不變或稍↓。1.進(jìn)氣終了的壓力負(fù)荷的影響〔n一定〕1.進(jìn)氣終了的壓力1192.進(jìn)氣終了的溫度

的原因：①高溫零件加熱；②剩余廢氣加熱；③進(jìn)氣預(yù)熱。影響因素：負(fù)荷↑〔接觸時(shí)間短〕2.進(jìn)氣終了的溫度的原因：影響因素：負(fù)荷↑1203.剩余廢氣系數(shù)剩余廢氣系數(shù)增大，充氣效率降低，而且使燃燒惡化。特別是汽油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，稀釋可燃混合氣，使燃燒過程緩慢，經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差。剩余廢氣系數(shù)范圍四行程非增壓柴油機(jī)～四行程增壓柴油機(jī)0～四行程汽油機(jī)～3.剩余廢氣系數(shù)剩余廢氣系數(shù)增大，1214.壓縮比壓縮比增大氣缸余隙減小剩余廢氣系數(shù)減小提高沖量系數(shù)4.壓縮比壓縮比增大1225.配氣相位進(jìn)氣門遲閉角增加〔〕新鮮充量的容積減小，但進(jìn)氣終了壓力值卻可能因有氣流慣性而增大適宜的配氣定時(shí)應(yīng)考慮具有最大值。5.配氣相位進(jìn)氣門遲閉角增加〔〕1236.進(jìn)氣或大氣狀態(tài)

增大由于新氣和缸壁溫差小提高充氣效率

6.進(jìn)氣或大氣狀態(tài)124第四節(jié)提高充氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值氣門開啟斷面與對(duì)應(yīng)的開啟時(shí)間的乘積稱為開啟時(shí)間值。氣門開啟時(shí)間長(zhǎng)，開啟斷面大，那么開啟時(shí)面值大，氣流通暢，阻力小。第四節(jié)提高充氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力125增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值圖3-6所示，其門開啟的最小斷面為氣門錐體側(cè)面積。增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值圖3-6所示，其門開啟的最小斷面為氣門126增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值127增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值增大進(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。從而擴(kuò)大氣流通過能力，減少阻力提高充氣效率。但增大氣門直徑受到燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，因此常用減小排氣門頭部直徑的方法，相應(yīng)增大進(jìn)氣門頭部直徑。增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值增大進(jìn)氣門頭部直徑，減小氣門頭部錐角，128增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)單進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣門直徑可達(dá)活塞直徑的45％-50％，氣門和活塞面積比為～。減小氣門錐角也受到強(qiáng)度剛度的限制，不宜太小。增大氣門升程和延長(zhǎng)開啟時(shí)間，又受慣性力和配氣相位改變的限制，涉及問題較多，影響也較復(fù)雜。增大進(jìn)氣門開啟的時(shí)面值現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)單進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣門直徑可129〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度。3.增加進(jìn)氣門的數(shù)目一般采用雙進(jìn)氣門和雙排氣門或三個(gè)進(jìn)氣門、二個(gè)排氣門的結(jié)構(gòu)，提高充氣效率。〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均130第四節(jié)提高沖氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力〔一〕減少進(jìn)氣門座處的流動(dòng)損失增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑增加氣門的數(shù)目改善進(jìn)氣門初流體動(dòng)力性能，減小氣門處流動(dòng)損失采取較小的S/D值〔短行程〕第四節(jié)提高沖氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力131汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程1321.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑在雙氣門〔一進(jìn)一排〕式中：d——進(jìn)氣門直徑D——?dú)飧赘讖?.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑在雙氣門〔一進(jìn)一排133流動(dòng)阻力沿程阻力

取決于管子的長(zhǎng)度、直徑、管壁粗糙度、氣體流速局部阻力取決于流道截面積大小、形狀以及因流動(dòng)方向的改變使流道內(nèi)分布發(fā)生變化而引起的。1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑較小流動(dòng)阻力1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑較小134汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程1351.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma定義：進(jìn)氣門處氣體的平均速度與該處聲速c的比值。它反映流動(dòng)對(duì)充氣效率的影響，成為分析充氣效率的一個(gè)特征數(shù)。2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度。1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma2.1361.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑1372.增加氣門的數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)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)。優(yōu)點(diǎn)四氣門機(jī)與兩氣門機(jī)相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高；低速時(shí)扭矩小。2.增加氣門的數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)138汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理-教學(xué)課件-3發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程1393.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)增加氣門升程，改進(jìn)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得盡可能。適當(dāng)加大氣門桿身與頭部的過渡圓弧，減小氣門座密封面的寬度，修圓氣門座密封錐面的尖角等措施，均可改善進(jìn)氣門處流體動(dòng)力性能，減小流動(dòng)損失。3.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)增加1404.采取較小的S/D值〔短行程〕轉(zhuǎn)速不變得情況下S/D值減小活塞平均速度減小馬赫數(shù)降低缸徑增大，還可以采用大的氣門直徑4.采取較小的S/D值〔短行程〕轉(zhuǎn)速不變得情況下141一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失〔二〕減小整個(gè)進(jìn)氣管道的流動(dòng)阻力進(jìn)氣道進(jìn)氣管空氣濾清器化油器一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失〔二〕減小整個(gè)進(jìn)氣管道的流動(dòng)阻力1421.進(jìn)氣道主要措施改善進(jìn)氣道形狀，減小阻力改善進(jìn)氣道形狀，使新鮮工質(zhì)形成渦流一