第02章 發(fā)動機的換氣過程1

第二章發(fā)動機的換氣過程要使發(fā)動機作功多，扭矩大，功率大，需要燃料在氣缸內(nèi)燃燒時放熱多，這主要取決于進入氣缸中空氣量的多少。因此，要求進氣盡可能充分，排氣盡可能干凈。內(nèi)燃機中的流動均是不穩(wěn)定流，而且進、排氣管中發(fā)生的壓力波有時可能促進進、排氣作用，有時可能妨礙進、排氣作用，因此，理論分析很困難。本章將根據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合理論分析，研究內(nèi)燃機的換氣過程，分析影響發(fā)動機充氣效率的因素，從而設(shè)法盡可能提高發(fā)動機的充氣量。補充內(nèi)燃機構(gòu)造基本知識(二):

氣門式配氣機構(gòu)的布置及傳動組成：由氣門組和氣門傳動組組成分類：（一）按氣門的布置形式分：1）頂置氣門式2）側(cè)置氣門式（二）按凸輪軸的布置位置分：1）下置凸輪軸式2）頂置凸輪軸式（三）按凸輪軸的傳動方式分：1）齒輪傳動式2）鏈條傳動式3）齒形皮帶傳動式（四）按每缸氣門數(shù)目分：1）二氣門（傳統(tǒng)一進一排）2）多氣門（四氣門為主）第一節(jié)四沖程發(fā)動機的換氣過程一、換氣過程—排氣過程開啟至進氣門關(guān)閉，約占410oC~480oC曲軸轉(zhuǎn)角。包括自由排氣、強制排氣、進氣和氣門疊開四個階段。1、自由排氣階段—排氣門打開至氣缸壓力接近排氣管壓力的這段時期。為什么排氣門必須在下止點前提前開啟一定角度？排氣門開啟初期，活塞移動速度緩慢，排氣門開啟流通截面積只能緩慢增加，如果排氣門恰好在下止點開啟，氣缸內(nèi)壓力下降緩慢，活塞上行時壓縮負功較大，增大排氣過程的消耗功率，因此，排氣門必須提前開啟。通常，排氣門提前開啟角度約30~80oCA。在排氣門提前開啟時，氣缸內(nèi)壓力p約為0.2~0.5MPa，與排氣管內(nèi)壓力Pr之比大于臨界值1.9，排氣的流動處于超臨界狀態(tài)，廢氣以當?shù)芈曀賑（m/s）流過排氣門，廢氣流量與氣體壓差無關(guān)，僅取決于氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)和氣門開啟有效截面積。（當時，屬于超臨界流動）。當排氣溫度為700~1100K時，聲速c可達500~700（m/s）。（）當廢氣流向排氣管時，管內(nèi)壓力Pr急劇上升，產(chǎn)生了正壓力波，到了管端口后又變成負壓力波反射回排氣門。當時，屬于亞臨界流動。2、強制排氣階段此階段內(nèi)，氣缸內(nèi)廢氣被上行活塞強制推出，氣缸內(nèi)平均壓力要比排氣管內(nèi)平均壓力略高一些，在排氣管較長的場合下，會出現(xiàn)氣缸內(nèi)壓力低于排氣管內(nèi)壓力情況。氣缸內(nèi)廢氣流量與壓差有關(guān)。在亞臨界排氣階段，廢氣流量決定于氣缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的壓力差。某一時刻，氣缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的壓力接近，則自由排氣階段結(jié)束。自由排氣階段一般在下止點后10~30oCA才結(jié)束。（自由排氣階段=超臨界流動階段+部分亞臨界流動階段）通常把自由排氣階段當成至下止點結(jié)束，而且認為自由排氣階段內(nèi)廢氣流量與氣體壓差無關(guān)，僅取決于氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)和氣門開啟有效截面積。在強制排氣階段接近終了時，由于排氣門開始關(guān)閉，產(chǎn)生較大節(jié)流損失，因此在上止點附近，氣缸內(nèi)壓力回升，排氣消耗功和殘余廢氣量都增多了。因此排氣門不能在上止點時恰好完全關(guān)閉，應適當延遲某一曲軸轉(zhuǎn)角，即排氣遲閉角，一般為10~35oCA。此外，排氣遲閉，可利用排氣管中氣體的流動慣性把氣缸內(nèi)的廢氣繼續(xù)吸出，降低殘余廢氣量和增加新鮮充量。排氣門在氣缸內(nèi)廢氣停止流出時恰好關(guān)閉是最理想的時刻。3、進氣過程進氣門一般在上止點前提前一定曲軸轉(zhuǎn)角開啟，以保證活塞下行時有足夠大的開啟面積，減少進氣節(jié)流損失。進氣門提前角一般為0~40oCA。進氣真正開始時刻，要待氣缸內(nèi)殘余廢氣膨脹至低于進氣管內(nèi)進氣壓力才開始。由于該時進氣管內(nèi)氣體加速需要壓力差，進氣門開啟截面積又小，因此新鮮充量不能及時吸入氣缸。進氣門提前開啟就是為了減少節(jié)流損失，增加氣缸內(nèi)充氣量。為了利用吸氣過程中產(chǎn)生的高速氣流的慣性，進氣門必須在下止點后適當曲軸轉(zhuǎn)角才完全關(guān)閉，實現(xiàn)過后充氣，以增加氣缸內(nèi)充氣量。進氣遲閉角一般為下止點后40~70oCA。4、氣門疊開由于排氣門的遲后關(guān)閉和進氣門的提前開啟，在進、排氣上止點附近，存在進、排氣門同時

開著的現(xiàn)象，稱之為氣門疊開。由于氣流慣性，進氣管、排氣管雖然相通，在氣門疊開角適當時不應出現(xiàn)廢氣倒流現(xiàn)象。非增壓柴油機氣門疊開角一般為20~80oCA。在增壓柴油機中，由于進氣壓力始終高于排氣管內(nèi)壓力，因此，可以直接冷卻排氣門，降低其熱負荷，因此，增壓柴油機氣門疊開角可以較大，一般為80~160oCA。汽油機氣門疊開角較小，因為發(fā)動機怠速工況時節(jié)氣門開度最小，進氣節(jié)流損失最大，進氣管內(nèi)真空度最高，容易造成排氣管內(nèi)廢氣倒流現(xiàn)象。將進、排氣門開、關(guān)角度相對于上下止點的位置畫出，稱之為配氣相位圖。二、換氣損失—進氣損失+排氣損失。1、排氣損失—從排氣門提前打開直至進氣行程開始，缸內(nèi)壓力到達大氣壓力前循環(huán)功的損失。它等于自由排氣損失W+強制排氣損失Y。自由排氣損失W—膨脹功損失。強制排氣損失Y—將廢氣強行推出所消耗功。排氣提前角加大，自由排氣損失W增加，強制排氣損失Y減少。最佳排氣提前角應使（W+Y）之和最小。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高、排氣門截面積減小時，按曲軸轉(zhuǎn)角計算的實際超臨界排氣時期延長，因此最佳排氣提前角應增加。減小排氣系統(tǒng)阻力及排氣門處的流動損失，是降低排氣損失的主要方法—主要是排氣消聲器、排氣道、排氣門的結(jié)構(gòu)設(shè)計。前者是主要影響因素。試驗結(jié)果表明，因排氣消聲器引起的排氣背壓每升高3.39kPa，增壓柴油機油耗平均增加0.5%，非增壓柴油機平均增加1%，2、進氣損失—進氣流動阻力造成的損失。減少阻力損失主要從改進進氣道結(jié)構(gòu)設(shè)計著手，對柴油機而言，要求在一定的進氣終了空氣渦流強度條件下，盡可能提高流量系數(shù)。換氣損失—排氣損失+進氣損失（W+X+Y）。泵氣損失—對非增壓發(fā)動機，排氣過程與進氣過程封閉曲線包圍的示功圖面積（X+Y+d）。一般為15~30kpa。雖小，但對充氣效率影響甚大。影響泵氣損失的因素：1）進氣節(jié)流的影響—汽油機小負荷運轉(zhuǎn)時，由于進氣節(jié)流，進氣管中壓力下降，泵氣損失顯著加大，可能達到70kpa。發(fā)動機轉(zhuǎn)速或活塞平均速度的影響—發(fā)動機轉(zhuǎn)速愈高，超臨界排氣期間愈長（指所占的曲軸轉(zhuǎn)角間隔愈長，過下止點后的曲軸轉(zhuǎn)角間隔愈長，活塞開始上行時氣缸內(nèi)的殘余廢氣量愈多），強制排氣和進氣的壓力差與發(fā)動機轉(zhuǎn)速（嚴格說與活塞平均速度）的平方成正比，因此泵氣損失愈大。上圖看出，柴油機負荷對泵氣損失略有影響。第二節(jié)四沖程發(fā)動機的充氣效率一、充氣效率—實際進入氣缸的新鮮工質(zhì)質(zhì)量與進氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮工質(zhì)質(zhì)量之比。（進氣狀態(tài)對非增壓發(fā)動機指大氣狀態(tài)，對增壓發(fā)動機，指增壓器出口狀態(tài)）V1—實際循環(huán)進氣量在進氣狀態(tài)下所占的體積；VS—氣缸工作容積。v愈高，代表每循環(huán)進入一定氣缸容積的新鮮工質(zhì)量多，則發(fā)動機功率和扭矩可增加，動力性好。實際發(fā)動機充氣效率可直接測定：用孔板或噴嘴、層流式空氣流量計直接測出發(fā)動機每小時實際充氣量Vk（m3/h），理論充氣量Vt

（m3/h）由下面的公式算出：二、影響充氣效率的因素假定進氣門關(guān)閉時氣缸容積為（Vs+Vc），進氣終了時缸內(nèi)氣體密度為a，則進氣終了時缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為：ma=（Vs+Vc）a假定排氣門關(guān)閉時氣缸容積為Vr，殘余廢氣的密度為r，則殘余廢氣的質(zhì)量為：mr=Vrr充入氣缸的新鮮充量的質(zhì)量為：

vVss

=（Vs+Vc）a—Vrr令這里，是有效壓縮比（=（0.8~0.9）），這是考慮了進、排氣門遲閉的影響，則：（因Vs=（-1）Vc，則）假定殘余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)近似相等，并以氣體狀態(tài)方程

=p/（RT）代入上式，得：殘余廢氣系數(shù)是進氣過程結(jié)束時氣缸內(nèi)殘余廢氣量mr與氣缸中新鮮充量vVss的比值。代入上式得：由此可見，影響充氣效率的因素有：進氣（或大氣）的狀態(tài)、進氣終了時的氣缸壓力和溫度、殘余廢氣系數(shù)、壓縮比、氣門正時等。1、進氣終了壓力pa—pa愈高，v愈高。2、進氣終了的溫度Ta—Ta愈高，v愈低。3、殘余系數(shù)—愈高，v愈低。4、配氣定時—，新鮮充量的容積減小，但pa值卻因進氣流動慣性而使進氣量增加，因此，合適的配氣定時應使pa具有最大值。5、壓縮比—增加，壓縮容積減小，殘余廢氣量減少，v有所增加。6、進氣（或大氣）狀態(tài)—由于進氣密度隨進氣狀態(tài)而變，因此，充氣效率v并不代表發(fā)動機絕對進氣量的尺度。為了比較發(fā)動機在不同大氣條件下的充氣能力，應該用如下定義的充填效率c表示：充填效率c：假定標準大氣狀態(tài)p0=760mm汞柱，T0=20+273=293，相對濕度0=60%，水蒸氣分壓0pw0=10.5mm汞柱，干空氣密度0=1.188公斤/米3，則進氣溫度Ts高，進氣終了溫度Ta也高；進氣壓力ps愈高，進氣終了壓力pa也愈高。因此，充氣效率v變化并不大，但充填效率c變化大：Ts高，c降低；ps高，c升高。發(fā)動機功率應該與充填效率c直接有關(guān)。三、由吸入空氣量計算平均有效壓力pme1、過量空氣系數(shù)—燃燒1kg燃料的實際空氣量與理論空氣量之比稱為過量空氣系數(shù)結(jié)論：提高發(fā)動機動力性能指標的基本途徑有：1）采用增壓技術(shù)2）合理組織燃燒過程，提高循環(huán)指示效率3）改善換氣過程，提高氣缸的充氣效率4）提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速5）提高內(nèi)燃機的機械效率6）采用二沖程機提高升功率第三節(jié)減少進氣系統(tǒng)的阻力進氣系統(tǒng)由空氣濾清器（或加進氣消聲器）、化油器喉管、節(jié)氣門、進氣管、進氣道和進氣門等組成。減少各段通路的阻力，是提高充氣效率v、提高發(fā)動機動力性能的主要途徑。一、進氣門—與氣門直徑、氣門錐角、氣門最大升程、凸輪至氣門的傳動機構(gòu)、凸輪型線等結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸參數(shù)有關(guān)。1、進氣門瞬時開啟流通截面積fd—氣門室直徑；lv—氣門瞬時升程;—氣門錐角2、時面值在時間微元dt內(nèi)通過氣門的氣體流量為dm=vmfdt。整個氣門開啟時間內(nèi)的氣體流量為m=Vmfdt式中的fdt稱為氣門的時面值，氣門的通過能力與氣門的時面值有關(guān)。式中的Vm

是進氣門處氣體的平均流速式中的fd稱為氣門的角面值。氣門機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、配氣相位一定時，氣門的角面值就一定，與發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化無關(guān)。但氣門的時面值與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成反比。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高時，氣門的時面值下降，充氣效率v降低。因此，可變配氣相位機構(gòu)（高、低速凸輪或電控電磁閥）是國外主要研究方向。3、進氣馬赫數(shù)Ma—進氣門處氣體的平均速度Vm與該處聲速c的比值：平均流速Vm的定義：實際每循環(huán)進入氣缸的新鮮充量vVs與進氣門有效時面值Ft之比。式中，sm—進氣門開啟期間的平均流量系數(shù)，通過穩(wěn)流吸風試驗臺，測得進氣門在不同氣門升程下的流量系數(shù)s，求出平均值：進氣道的流通能力是衡量流動特性的一個重要指標,通常用流量系數(shù)CF表示,流量系數(shù)是指氣體通過氣門閥座的實際質(zhì)量流量與理論質(zhì)量流量的比值

Fm—進氣門平均開啟面積；

t0、tc—進氣門開、關(guān)時間；0、c—進氣門開、關(guān)角度。由于所以式中，D—氣缸直徑；d—進氣閥盤（室）的直徑。當進氣馬赫數(shù)Ma0.5時，充氣效率v急劇下降。增大氣門的相對通過面積，提高流量系數(shù)，合理的配氣相位是限制Ma值、提高v、提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速的有效辦法。4、氣門直徑和氣門數(shù)進氣門直徑一般比排氣門直徑大15%~20%。因為排氣流速高于進氣流速，按進、排氣流量相等原則，可以進大、排??；其次，排氣門熱負荷較進氣門嚴重，減小排氣門直徑可以減少排氣門受熱面積，降低熱負荷。增大氣門直徑，可提高v，二氣門結(jié)構(gòu)進氣門閥盤直徑可達活塞直徑的45%~50%，進氣門與活塞面積之比為0.2~0.25。但進氣門直徑增加，除受結(jié)構(gòu)限制之外，慣性質(zhì)量增大使慣性力增大，在高速發(fā)動機中容易引起氣門飛脫、反跳等不正?，F(xiàn)象。因此，增加氣門數(shù)是高速發(fā)動機中增大氣門通過能力、提高充氣效率v的有效途徑。根據(jù)優(yōu)化氣門數(shù)和進氣門開啟面積的關(guān)系可知，當缸徑大于80mm時，采用二進二排結(jié)構(gòu)；缸徑小于80mm時，采用三進二排的結(jié)構(gòu)?？色@得最大氣門開啟面積，進氣體積流量可大幅度增長。多氣門優(yōu)點：1）進氣總通過斷面積增加，有利于提高充氣效率，提高發(fā)動機功率和扭矩。四氣門機構(gòu)與二氣門機構(gòu)相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%；2）在相同缸徑條件下，氣門頭部尺寸小，重量輕，氣門升程小，有利于高速化；3）有利于形成結(jié)構(gòu)緊湊的半球型燃燒室，改善燃燒；4）排氣門熱負荷低。多氣門缺點：結(jié)構(gòu)復雜，傳動布置困難。5、氣門升程—即氣門最大升程。氣門升程大，可增加氣門通過時面值，提高充氣效率，但氣門最大負加速度大，氣門容易發(fā)生飛脫、反跳等不正常開啟現(xiàn)象。因此，最大氣門升程與氣門閥盤直徑之比一般取0.26~0.28。6、減少氣門處的流動損失氣門頭部到桿身的過渡形狀、氣門與氣門座的銳邊等，都會影響氣流的剝離，從而影響流量系數(shù)。如在進氣門升程較小時，氣門周圍的氣流部分發(fā)生倒流，減少了進氣通道截面積，即減少了進氣量。這當然與進氣道的幾何形狀設(shè)計有關(guān)，如國外的進氣道出口要求機械加工倒角、要求流線型幾何形狀設(shè)計。二、進氣道、進氣管—保證足夠的流通截面積，避免轉(zhuǎn)彎（柴油機螺旋進氣道除外）及截面突變，提高氣道內(nèi)表面的鑄造光潔度，以減小阻力，提高v。為使氣流加速，進氣道截面積是漸縮、漸擴的幾何形狀。氣門導管處最小氣道截面積的設(shè)計非常重要，它取決于氣門最大升程的選定。一般認為，在穩(wěn)流試驗臺上，超過最大氣門升程時，進氣道的設(shè)計應該保證氣體流量不再增大。對汽油機而言，采用直線型進氣道可最大限度減少進氣阻力。這一設(shè)計思想也體現(xiàn)在現(xiàn)代車用直噴式柴油機的進氣道設(shè)計上，主進氣道盡可能設(shè)計成直線型，而副進氣道則設(shè)計成螺旋型，以組織進氣渦流。進氣管的直徑和長度應考慮進氣管的動態(tài)效應，通常，高速、高功率、進氣管直徑宜選擇粗一些（長度較短），為中、低速工況經(jīng)濟性考慮，進氣管直徑宜選擇細一些（長度較長）（進氣流速太低）。三、空氣濾清器—濾芯容易堵塞。第四節(jié)合理選擇配氣定時配氣相位角中，進氣門遲閉角的改變，對充氣效率影響最大。增大進氣遲閉角，高轉(zhuǎn)速時v最大值相當?shù)霓D(zhuǎn)速增加，有利于最大功率的提高，但對中、低速發(fā)動機性能不利；減小進氣遲閉角，能防止低速倒噴，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。合理的排氣提前角應當在保證排氣損失最小的前提下，盡量減小排氣提前角，以加大有效膨脹比，提高熱效率。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，相應的自由排氣時間縮短，為減少排氣損失，應增加排氣提前角。進氣門早開角和排氣門遲閉角的影響體現(xiàn)在氣門疊開角上，其中，排氣門遲閉角的影響最大，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加而加大（即氣門疊開角隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加而加大），進氣門提前角幾乎不變。汽油機氣門疊開角較小，柴油機較大；車用增壓柴油機為保證低速性能，氣門疊開角與非增壓機型幾乎一致。第五節(jié)進氣管的動態(tài)效應由于間隙進、排氣，進、排氣管內(nèi)存在壓力波?？衫么藟毫Σ▉硖岣邭飧變?nèi)充氣效率。電控汽油噴射發(fā)動機的普及，使得進氣管的設(shè)計自由度大大增加，進氣管諧振系統(tǒng)廣泛應用在中、高檔轎車上，甚至可使充氣效率超過100%，大大提高了發(fā)動機動力性能。進氣管動態(tài)效應分為慣性效應與波動效應。一、進氣管的慣性效應在進氣行程，由于活塞下行，在進氣門氣門端產(chǎn)生負壓，它會以波動形式從進氣管的氣門端，以聲速向入口端傳播，經(jīng)過t時間后到達入口端并反射為正壓力波。設(shè)進氣時間為ts，若進氣管很長，這時t?ts，其結(jié)果對進氣過程無直接影響；對短進氣管，壓力波返回時間短，這時將發(fā)生負壓力波與正壓力波重合。如果進氣管管長選擇恰當，便能在進氣過程后半期，壓力波合并成為正壓，并使正壓恰在進氣門關(guān)閉之前達到最大值（最佳t=ts/2），就能增加v（慣性增壓）。像這樣，進氣管內(nèi)的壓力波對產(chǎn)生它的本次循環(huán)的進氣過程直接產(chǎn)生影響，這種效應叫慣性效應。二、進氣管波動效應當進氣門關(guān)閉后，進氣管內(nèi)在進氣門端產(chǎn)生壓縮波（正壓波），向進氣管的開口端以聲速傳播，到達管端時將反射為膨脹波（對于開口、管端外壓力不變時，反射波的性質(zhì)與入射波相反），從管端向氣門端以聲速傳播。當?shù)竭_進氣門端時，若進氣門仍關(guān)閉，則邊界條件為封閉型，氣門處反射波的性質(zhì)與入射波的性質(zhì)相同，即為膨脹波（負壓波），在進氣管開口端再次反射時，成為壓縮波（正壓波）向進氣門端傳播。如此周而復始，氣體壓力波在進氣管內(nèi)來回傳播，進氣門處的壓力也時高時低。如果使向進氣門端傳播的正壓力波與下一循環(huán)的進氣過程重合，就能使進氣終了時的壓力提高，從而提高了充氣效率。這種前一個循環(huán)殘存的壓力波，對后一個循環(huán)的進氣過程發(fā)生的影響叫波動效應。三、轉(zhuǎn)速與管長壓力波的固有頻率f1

=c/(4Li*)

式中：c—進氣管壓力波聲速

Li*—進氣管等效管長當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為n（r/min）時，進氣頻率f2為f1與f2之比為波動次數(shù)q2，說明進氣管內(nèi)壓力波的固有頻率與發(fā)動機進氣頻率的配合關(guān)系。對慣性效應，發(fā)動機進氣周期與壓力波半周期相配，即對波動效應，當q2=1.5、2.5…時，下一次進氣門開啟時，正好與正的壓力波重合，使v增加；當q2=1、2…時，進氣頻率與壓力波固有頻率合拍，下一次氣門開啟期間正好與負的壓力波重合，使v減小。q1、q2愈小，則需要進氣管愈長；q1、q2愈大，則由摩擦引起的壓力波衰減愈大。當最佳的q1或q2一定時，管長與轉(zhuǎn)速成反比，即高速機應選用短（粗）的進氣管，轉(zhuǎn)速不太高的發(fā)動機應選用長（細）的進氣管。換句話說：長進氣管對應的最大充氣效率v在低速，短進氣管對應最大v下的轉(zhuǎn)速在高速。結(jié)論：1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速和管長：長進氣管對應的最大充氣效率v在低速，短進氣管對應最大v下的轉(zhuǎn)速在高速。2）進氣管截面積（或管徑）高速機應選用短而粗的進氣管，轉(zhuǎn)速不太高的發(fā)動機應選用細而長的進氣管。3）配氣相位高速機應選用大的i*，中、低速機應選用較小的i*。4）如果使用可變的進氣系統(tǒng)，在高速工作時，使用短而粗的進氣管和大的i*，以保證高速下獲得大的進氣充量及高速動力性；在中低速下采用細而長的進氣管和小的i*，以保證中低速下v最佳，從而改善了低速穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。這就是當前最為流行的可變進氣系統(tǒng)的理論依據(jù)。五、排氣管的動態(tài)效應排氣門打開初期，在排氣門處產(chǎn)生大的正壓力波向排氣管口傳播，在出口端又返回負壓力波。由于排氣壓力波排氣能量大、廢氣溫度高，故排氣壓力波的振幅大、傳播速度高。若能在排氣過程后期，特別是在氣門疊開期間，使排氣管的氣門端形成穩(wěn)定的負壓，便可減少殘余廢氣和泵氣損失，有利于提高v。如圖所示，排氣門的開啟持續(xù)時間與壓力波的一個或二個周期一致最佳。結(jié)論：1）排氣管的長度、粗細、配氣相位對v的影響趨勢與進氣管相似，即：高速機采用短而粗的排氣管和大的排氣開啟持續(xù)角，低速機采用細而長的排氣管及小的排氣開啟持續(xù)角。2）對于多缸發(fā)動機，若多缸共一根排氣管就會產(chǎn)生相互干擾，往往使結(jié)果變壞。如某缸在關(guān)閉之前，另一缸在自由排氣而形成正壓力波，此缸使前一缸排氣門處壓力升高，不利于廢氣排出。因此，多缸機為排除上述干擾，常將某些排氣時間不重疊的氣缸分為一組，采用單獨的排氣管。第六節(jié)可變技術(shù)可變技術(shù)就是隨發(fā)動機使用工況（轉(zhuǎn)速和負荷）變化，為使發(fā)動機性能均保持最佳，發(fā)動機某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)可變的技術(shù)?，F(xiàn)有可變進氣管、可變氣門定時、可變氣門升程、可變進氣渦流等結(jié)構(gòu)。一、可變進氣管—高速大功率時短而粗，低速大扭矩時細而長。二、可變氣門定時要求：進氣遲閉角與排氣提前角應隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高而加大；怠速時，氣門疊開角要小，隨轉(zhuǎn)速升高，氣門疊開角應加大。1、凸輪相位可變—雙頂置凸輪軸的進氣凸輪軸上，氣缸蓋上裝油壓切換閥，由計算機控制。在油壓作用下，帶螺紋花鍵2的活塞3可作軸向移動，使齒形皮帶輪與凸輪軸脫開，凸輪軸轉(zhuǎn)動一個角度（一般可轉(zhuǎn)20~30）。2、進氣持續(xù)期可變—凸輪軸上裝兩組凸輪，為低速、大扭矩時的短升程、短持續(xù)期的進氣凸輪和高速、大功率時的長升程、長持續(xù)期的進氣凸輪，可實現(xiàn)高速、低速和可變排量三種方式動作的機構(gòu)。T型連桿內(nèi)的控制活塞在油壓控制下，實現(xiàn)高速或低速搖臂與T型連桿的連接，從而實現(xiàn)高速或低速凸輪與氣門的驅(qū)動關(guān)系。第七節(jié)二沖發(fā)動機的換氣過程一、二沖程發(fā)動機的換氣過程及示功圖以曲軸箱掃氣型式的二沖程汽油機的換氣過程為例。基本分類（按進氣方式分類）：活塞閥進氣簧片閥進氣旋轉(zhuǎn)閥進氣活塞-簧片閥進氣

1、進氣過程

給氣比是衡量進入曲軸箱內(nèi)新鮮可燃混合氣量的多少，因此愈高，發(fā)動機動力性愈好。（1）活塞閥進氣方式的結(jié)構(gòu)、工作特點進氣口面積受到限制。進氣口高度方向上下邊沿位置受到進氣相位的限制，進氣口上邊沿位置必須在活塞處于上止點位置時使進氣口全開。通常設(shè)計成長方形，但過寬削弱氣缸壁結(jié)構(gòu)強度，而且氣環(huán)容易彈入進氣口折斷。發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時，給氣比急劇降低，高轉(zhuǎn)速時高。低速時活塞下行時，曲軸箱內(nèi)新鮮可燃混合氣有更多時間倒噴入進氣管。高轉(zhuǎn)速時氣流慣性來不及轉(zhuǎn)向流出。曲軸箱進氣示功圖I0點是進氣開啟點，新氣進入曲軸箱，壓力上升，一直到上止點；活塞下行，曲軸箱內(nèi)氣體由于慣性仍在流入，但也有可能因曲軸箱容積減小而使氣體倒流，因此壓力增加較平緩。Ic點是進氣口關(guān)閉點，此后曲軸箱密封并壓縮而使壓力迅速增加。S0點是掃氣口開啟點，新氣進入氣缸，曲軸箱內(nèi)氣體壓力隨著預壓縮過程的進行而變化不大?；钊闲?，容積增大，曲軸箱內(nèi)氣體壓力急劇下降，直至掃氣口關(guān)閉點Sc。隨后，壓力下降程度變緩。（2）簧片閥進氣方式的結(jié)構(gòu)與工作特點進氣口開、關(guān)時間不對稱，可以早開、早關(guān)。進氣口不布置在氣缸壁上，而是布置在曲軸箱上。在化油器和曲軸箱之間裝有一個簧片閥，簧片閥由閥座、簧片和限位板組成，混合氣只能單向流動?；钊蛏弦苿?，曲軸箱內(nèi)真空度大到足以克服簧片閥彈簧力，就推開簧片閥，新鮮可