汽車發(fā)動機(jī)原理（第5版） 課件 第二章 四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程

汽車發(fā)動機(jī)原理

（第5版）Contents第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動機(jī)及新能源汽車第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第八章內(nèi)燃機(jī)特性第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第一節(jié)換氣過程與換氣損失第二節(jié)充氣效率第三節(jié)影響充氣效率的各種因素第四節(jié)提高充氣效率的措施第五節(jié)進(jìn)氣管內(nèi)的動力效應(yīng)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)1.換氣過程第一節(jié)換氣過程與換氣損失自由排氣階段強(qiáng)制排氣階段進(jìn)氣過程氣門疊開和燃燒室掃氣2.換氣損失和泵氣損失第一節(jié)換氣過程與換氣損失換氣損失排氣損失自由排氣損失強(qiáng)制排氣損失進(jìn)氣損失泵氣損失1.充氣效率的實(shí)驗(yàn)測定第二節(jié)充氣效率實(shí)際內(nèi)燃機(jī)充氣效率可用實(shí)驗(yàn)方法直接測定，對于非增壓內(nèi)燃機(jī)，可視燃燒室沒有掃氣，用流量計(jì)(如標(biāo)準(zhǔn)孔板)來實(shí)測內(nèi)燃機(jī)吸入的總充氣量Ｖ(ｍ３/ｈ)，而理論充氣量Ｖｓｈ可由下式算出:式中:Ｖｈ———汽缸工作容積，Ｌ，ｉ———汽缸數(shù)ｎ———內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，ｒ/ｍｉｎ。由此可得實(shí)驗(yàn)測定的充氣效率值為：2.充氣效率的分析式第二節(jié)充氣效率

第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

圖2-6不同轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣壓力圖2-7不同節(jié)氣門開度、不同轉(zhuǎn)速時的進(jìn)氣壓力

第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

3.壓縮比ε與殘余廢氣系數(shù)γ第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

4.配氣定時第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

5.進(jìn)氣(或大氣)狀態(tài)第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

1.減少進(jìn)氣門處的流動損失第四節(jié)提高充氣效率的措施進(jìn)氣馬赫數(shù)Ｍ內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣馬赫數(shù)Ｍ是進(jìn)氣門處氣流平均速度ｖｍ與該處音速ａ的比值減小進(jìn)氣門處的流動損失增大進(jìn)氣門直徑，配置適當(dāng)大小的排氣門采用四氣門結(jié)構(gòu)(二進(jìn)、二排))改善進(jìn)氣門和氣門座處的流體動力性能2.減小整個進(jìn)氣管道對氣流的阻力第四節(jié)提高充氣效率的措施空氣濾清器加大流通有效面積，改進(jìn)濾清性能，經(jīng)常清理維護(hù)，及時更換濾芯。進(jìn)氣管和汽缸蓋中的進(jìn)氣道保證有足夠的流通截面，注意管道內(nèi)表面粗糙度，避免急轉(zhuǎn)彎及流通截面突變而產(chǎn)生的阻力。3.減少對新鮮工質(zhì)的熱傳導(dǎo)第四節(jié)提高充氣效率的措施內(nèi)燃機(jī)工作過程中所產(chǎn)生的熱量，會不可避免地對進(jìn)氣系統(tǒng)中的新鮮工質(zhì)造成影響。新鮮工質(zhì)受到熱傳導(dǎo)引起的溫升和很多因素有關(guān)，除了在設(shè)計(jì)上對熱傳導(dǎo)與傳熱損失做周密的考慮外，在運(yùn)轉(zhuǎn)條件方面，降低活塞、進(jìn)排氣門等零件溫度和減少新鮮充量接觸面積，都有利于減少熱傳導(dǎo)對新鮮充量的影響。4.減小排氣系統(tǒng)對氣流的阻力第四節(jié)提高充氣效率的措施

5.合理選擇配氣定時第四節(jié)提高充氣效率的措施配氣定時的合理程度應(yīng)按下列幾個方面來綜合評定:(１)提高充氣效率以保證發(fā)動機(jī)的動力性能；

(２)合適的充氣效率特性以適應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的需要；

(３)較小的換氣損失以保證發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能；

(４)必要的燃燒室掃氣作用以保證高溫零件的熱負(fù)荷得以適當(dāng)降低，達(dá)到可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；

(５)合適的排氣溫度；

(６)降低噪聲及排氣污染5.合理選擇配氣定時第五節(jié)進(jìn)氣管內(nèi)的動力效應(yīng)慣性效應(yīng)慣性效應(yīng)的收益與配氣定時中的進(jìn)氣遲閉角有直接關(guān)系，隨著進(jìn)氣遲閉角β的增大，最佳?ｔ范圍(即最佳轉(zhuǎn)速范圍)向增大方向移動。

5.合理選擇配氣定時第五節(jié)進(jìn)氣管內(nèi)的動力效應(yīng)波動效應(yīng)本循環(huán)波動效應(yīng)(諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng))上一循環(huán)波動效應(yīng)當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉后,進(jìn)氣管內(nèi)的氣柱還在繼續(xù)波動,對下一循環(huán)的進(jìn)氣量造成影響,即稱為上一循環(huán)波動效應(yīng)圖2-14本循環(huán)波動效應(yīng)說明圖2-15波動效應(yīng)1.可變進(jìn)氣管第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)圖２-１７可變進(jìn)氣管１進(jìn)氣門２空氣濾清器３進(jìn)氣軟管４節(jié)氣門５穩(wěn)壓室６長進(jìn)氣管７短進(jìn)氣管兼諧振器８轉(zhuǎn)換閥圖２１８里卡多公司設(shè)計(jì)的可變進(jìn)氣管ａ)中、低轉(zhuǎn)速ｂ)高轉(zhuǎn)速2.可變氣門正時第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)圖２-１９氣門正時可變機(jī)構(gòu)ａ)提前,ｂ)推后１可動活塞２正時帶輪３外殼４凸輪軸５凸輪軸正時控制閥６閥軸７返程彈簧８內(nèi)齒輪９外齒輪氣門正時可變2.可變氣門正時第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)圖２-20氣門升程可變機(jī)構(gòu)氣門升程可變氣門升程可變,是在凸輪軸上裝置兩組凸輪,分別為低速使用的低升程、短持續(xù)期進(jìn)氣凸輪和高速使用的高升程、長持續(xù)期進(jìn)氣凸輪。這種可變系統(tǒng)可以滿足高、低速對配氣正時的不同要求，保證高、低速良好的性能，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜。第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)調(diào)節(jié)實(shí)際壓縮比和膨脹比調(diào)節(jié)進(jìn)氣渦流取消節(jié)氣門無凸輪配氣機(jī)構(gòu)內(nèi)部廢氣再循環(huán)有利于實(shí)施斷缸技術(shù)減速、制動功用可變氣門正時技術(shù)的其他優(yōu)勢或潛在功能2.可變氣門正時3.壓縮比可變技術(shù)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)壓縮比的改變是通過調(diào)節(jié)燃燒室的體積而實(shí)現(xiàn)的。改變?nèi)紵殷w積的方法有較多種，基本可分為三類：其一改變活塞上止點(diǎn)位置; 其二改變汽缸蓋與活塞頂?shù)南鄬ξ恢?其三改變汽缸蓋底部的形狀.3.壓縮比可變技術(shù)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)圖２-21多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)ａ)機(jī)構(gòu)組成ｂ)高壓縮比時ｃ)低壓縮比時由于曲軸上的曲柄長度縮短,減少了活塞的擺動幅度,進(jìn)而減少了活塞與汽缸壁之間的摩擦,。也因?yàn)槎噙B桿結(jié)構(gòu)的特殊性,使內(nèi)燃機(jī)慣性振動大大減弱,可無須平衡軸,但是可變機(jī)構(gòu)較復(fù)雜,增加轉(zhuǎn)速遲緩。3.壓縮比可變技術(shù)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)汽缸蓋可動式可變壓縮比機(jī)構(gòu)圖２-21多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)ａ)機(jī)構(gòu)組成ｂ)高壓縮比時ｃ)低壓縮比時薩博公司將內(nèi)燃機(jī)分為上、下兩部分，上部為做成一體的汽缸蓋和汽缸筒，下部由曲軸、活塞、連桿、機(jī)體組成，兩部分通過橡膠密封件密封連接并與曲軸箱隔開，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)相對運(yùn)動。4.二沖程