內(nèi)燃機的換氣過程

1、1第四章第四章 內(nèi)燃機的換氣過程內(nèi)燃機的換氣過程2第四章第四章 內(nèi)燃機的換氣過程內(nèi)燃機的換氣過程3四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機從從排氣門開啟排氣門開啟 至至進氣門關(guān)閉進氣門關(guān)閉 的整個進排氣階段。的整個進排氣階段。二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機從從排氣口開啟排氣口開啟 至至排氣口關(guān)閉排氣口關(guān)閉 的整個掃氣過程。的整個掃氣過程。內(nèi)燃機的換氣過程內(nèi)燃機的換氣過程將已燃?xì)怏w排出并為下一循環(huán)吸入新鮮充量。將已燃?xì)怏w排出并為下一循環(huán)吸入新鮮充量。與充。與充量更換過程有關(guān)的各種附屬系統(tǒng)的設(shè)計是否合理、有效，量更換過程有關(guān)的各種附屬系統(tǒng)的設(shè)計是否合理、有效，也與發(fā)動機的運行狀態(tài)有關(guān)。也與發(fā)動機的運行狀態(tài)有關(guān)。41Pi

2、tLcmsaKn cLP,CiCn進氣阻力要使n又使，必須研究換氣過程目前中小功率向高速發(fā)展目前中小功率向高速發(fā)展四沖程內(nèi)燃機的換氣過程四沖程內(nèi)燃機的換氣過程從從排氣門提前開啟排氣門提前開啟 至至進氣門推后關(guān)閉進氣門推后關(guān)閉 的整個進排氣階段。的整個進排氣階段。分為以下幾個過程：分為以下幾個過程：（占（占380430曲軸轉(zhuǎn)角）曲軸轉(zhuǎn)角）567 圖圖4-14-1是四沖程內(nèi)燃機在換氣過程中，氣缸壓是四沖程內(nèi)燃機在換氣過程中，氣缸壓力、排氣管中的壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化情況以及相力、排氣管中的壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化情況以及相應(yīng)的低速示功圖應(yīng)的低速示功圖( (p-Vp-V圖圖) )、從圖中可以看出，、從圖中

3、可以看出，燃?xì)鈴臍飧准彼倭魅肱艢夤埽瑲飧讐毫?，燃?xì)鈴臍飧准彼倭魅肱艢夤埽瑲飧讐毫芸煜陆?，直到排氣下止點后的某一位置排氣門關(guān)很快下降，直到排氣下止點后的某一位置排氣門關(guān)閉為止。閉為止。，新鮮充量流人氣，新鮮充量流人氣缸，直到進氣下止點后的某一位置關(guān)閉為止。在排缸，直到進氣下止點后的某一位置關(guān)閉為止。在排氣上止點附近，進、排氣門同時開啟。四沖程內(nèi)燃?xì)馍现裹c附近，進、排氣門同時開啟。四沖程內(nèi)燃機的換氣過程可分為機的換氣過程可分為8一、自由排氣階段一、自由排氣階段1、定義、定義從從排氣門提前開啟排氣門提前開啟到到氣缸壓力接近排氣管內(nèi)壓力氣缸壓力接近排氣管內(nèi)壓力的時期，的時期，稱為自由排氣階段。稱為自

4、由排氣階段。2、排氣門為什么要提前開啟？、排氣門為什么要提前開啟？(1)由于受配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)限制，氣門在開啟過程中只能逐漸加大其流通由于受配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)限制，氣門在開啟過程中只能逐漸加大其流通截面。截面。早開啟為了增大流通截面積早開啟為了增大流通截面積。(2)如果排氣門剛好在膨脹行程下止點時開啟，則排氣門流通截面增加過緩，如果排氣門剛好在膨脹行程下止點時開啟，則排氣門流通截面增加過緩，氣缸壓力下降遲緩，活塞在向上止點回行時將造成較大的反壓力，增加排氣缸壓力下降遲緩，活塞在向上止點回行時將造成較大的反壓力，增加排氣行程所消耗的功。氣行程所消耗的功。排氣提前角過大時，膨脹功損失過大。排氣提前角需通

5、過實驗確排氣提前角過大時，膨脹功損失過大。排氣提前角需通過實驗確定最佳值。排氣提前角的范圍為定最佳值。排氣提前角的范圍為3080(CA)。注：注：9一、自由排氣階段一、自由排氣階段3、自由排氣特點：、自由排氣特點：(1)(1)在自由排氣階段的初期，在自由排氣階段的初期，由于排氣門剛剛開啟，缸內(nèi)壓力由于排氣門剛剛開啟，缸內(nèi)壓力較高，排氣管壓力與氣缸壓力之比往往小于臨界值，流動呈現(xiàn)較高，排氣管壓力與氣缸壓力之比往往小于臨界值，流動呈現(xiàn)超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)，缸內(nèi)氣體以當(dāng)?shù)芈曀倭鬟^排氣門。，缸內(nèi)氣體以當(dāng)?shù)芈曀倭鬟^排氣門。(2)(2)排氣質(zhì)量流量排氣質(zhì)量流量只取決于只取決于缸內(nèi)氣體狀態(tài)缸內(nèi)氣體狀態(tài)和和排

6、氣門有效開啟截排氣門有效開啟截面的大小面的大小，與排氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)無關(guān)。與排氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)無關(guān)。(3)(3)當(dāng)流通截面不夠大時，當(dāng)流通截面不夠大時，自由排氣會拖到整個排氣階段。自由排氣會拖到整個排氣階段。101161pAnddm一、自由排氣階段一、自由排氣階段4、流出的廢氣量確定：、流出的廢氣量確定：在氣門開啟時間內(nèi)，流經(jīng)氣門的氣體在氣門開啟時間內(nèi)，流經(jīng)氣門的氣體質(zhì)量與氣門前后的狀態(tài)關(guān)系式為質(zhì)量與氣門前后的狀態(tài)關(guān)系式為:式中，下標(biāo)式中，下標(biāo)I表示上游流動參數(shù)表示上游流動參數(shù)(相相應(yīng)地，應(yīng)地，II表示下游的流動參數(shù)表示下游的流動參數(shù))；與與A分別為氣門處的流量系數(shù)與分別為氣門處的流量系數(shù)與流

7、通截面積，可分別根據(jù)試驗結(jié)果流通截面積，可分別根據(jù)試驗結(jié)果和氣門的幾何參數(shù)確定；和氣門的幾何參數(shù)確定；為流函為流函數(shù)，與上、下游的流動狀態(tài)有關(guān)，數(shù)，與上、下游的流動狀態(tài)有關(guān)，其計算式為其計算式為流動呈現(xiàn)流動呈現(xiàn)超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)11n由此可見，自由排氣階段中排出的廢氣量與內(nèi)由此可見，自由排氣階段中排出的廢氣量與內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，但在高速時，同樣的排氣時燃機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，但在高速時，同樣的排氣時間對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角將大為增加。為使氣缸壓力間對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角將大為增加。為使氣缸壓力及時下降，必須加大排氣提前角，否則將使自及時下降，必須加大排氣提前角，否則將使自由排氣階段由排氣階段( (以曲軸轉(zhuǎn)角計以曲軸

8、轉(zhuǎn)角計) )延長、排氣消耗功延長、排氣消耗功增加。所以，增加。所以，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加應(yīng)相應(yīng)增大隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加應(yīng)相應(yīng)增大排氣提前角排氣提前角。n自由排氣階段雖然占整個排氣時間的比例不大，自由排氣階段雖然占整個排氣時間的比例不大，但由于排氣流速很高，排出的廢氣量可達(dá)但由于排氣流速很高，排出的廢氣量可達(dá)60%60%以上，一般持續(xù)到下止點后以上，一般持續(xù)到下止點后1030(1030(CA)CA)結(jié)束。結(jié)束。12二、強制排氣階段二、強制排氣階段1、定義、定義活塞強行將廢氣推出階段?；钊麖娦袑U氣推出階段。2、特點、特點(1)(1) 消耗功，循環(huán)中消耗功，循環(huán)中x x面積。面積。(2)(2)由于氣體

9、在流動過程中要克服排氣門、排氣道以及消聲器由于氣體在流動過程中要克服排氣門、排氣道以及消聲器等處的流動阻力，等處的流動阻力，缸內(nèi)的氣體壓力要略高于排氣管內(nèi)的平均壓缸內(nèi)的氣體壓力要略高于排氣管內(nèi)的平均壓力，力，而且氣體流速越高，壓力差也就越大。存在壓力波動。而且氣體流速越高，壓力差也就越大。存在壓力波動。X13二、強制排氣階段二、強制排氣階段3.排氣門為什么要遲關(guān)？排氣門為什么要遲關(guān)？（1）隨著活塞的上行，排氣門流通截面開始逐漸減小，氣體）隨著活塞的上行，排氣門流通截面開始逐漸減小，氣體流經(jīng)氣門流經(jīng)氣門的節(jié)流作用加強，的節(jié)流作用加強，因而在上止點附近，因而在上止點附近，氣缸壓力再次升高氣缸壓力再

10、次升高，其直接后，其直接后果是，排氣所消耗的功與缸內(nèi)的殘余廢氣量都增加了，這對于換氣與果是，排氣所消耗的功與缸內(nèi)的殘余廢氣量都增加了，這對于換氣與燃燒過程都不利。燃燒過程都不利。（2）排氣遲閉期間，可以利用缸內(nèi)氣體流動慣性從氣缸內(nèi)抽吸部分廢）排氣遲閉期間，可以利用缸內(nèi)氣體流動慣性從氣缸內(nèi)抽吸部分廢氣，多排氣。氣，多排氣。注：注：過大的排氣遲閉會導(dǎo)致廢氣倒流。過大的排氣遲閉會導(dǎo)致廢氣倒流。當(dāng)廢氣從氣缸流出的流動過程剛剛停止時，就是理想的排氣當(dāng)廢氣從氣缸流出的流動過程剛剛停止時，就是理想的排氣門關(guān)閉時刻，門關(guān)閉時刻，14三三 進氣過程進氣過程1、定義、定義從從進氣門提前開啟進氣門提前開啟 到到進氣

11、門遲后關(guān)閉進氣門遲后關(guān)閉 的全過程。的全過程。2.進氣門早開晚關(guān)進氣門早開晚關(guān)為了使得在進氣過程開始時，進氣門有一定的流通截面，以減少進氣過程為了使得在進氣過程開始時，進氣門有一定的流通截面，以減少進氣過程的阻力，增加進入氣缸的新鮮充量，進氣門一般也在上止點前提前開啟，的阻力，增加進入氣缸的新鮮充量，進氣門一般也在上止點前提前開啟，稱為稱為進氣提前進氣提前，進氣提前角為，進氣提前角為1040 (CA)。為了利用在吸氣過程中形成的進氣管內(nèi)氣流的流動慣性，實現(xiàn)氣缸的過為了利用在吸氣過程中形成的進氣管內(nèi)氣流的流動慣性，實現(xiàn)氣缸的過后充氣，進氣門不在下止點關(guān)閉，而是在下止點過后的一定角度時延遲后充氣，

12、進氣門不在下止點關(guān)閉，而是在下止點過后的一定角度時延遲關(guān)閉，即關(guān)閉，即進氣遲閉進氣遲閉。這樣有可能使得進氣過程終了時，缸內(nèi)壓力等于。這樣有可能使得進氣過程終了時，缸內(nèi)壓力等于或略高于進氣管壓力。進氣遲閉角一般為或略高于進氣管壓力。進氣遲閉角一般為2060(CA)。15三三 進氣過程進氣過程n高速時氣流流動的慣性大，進氣遲閉角應(yīng)相應(yīng)大一些。高速時氣流流動的慣性大，進氣遲閉角應(yīng)相應(yīng)大一些。但過大的進氣遲閉角，使發(fā)動機的冷起動困難。但過大的進氣遲閉角，使發(fā)動機的冷起動困難。1.當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時（起動時），氣流慣性小，進氣不足。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時（起動時），氣流慣性小，進氣不足。因為：因為：2.低速時，發(fā)生缸內(nèi)

13、氣流倒流進入進氣管的現(xiàn)象，會影低速時，發(fā)生缸內(nèi)氣流倒流進入進氣管的現(xiàn)象，會影響有效壓縮比，從而使壓縮終了溫度、壓力降低，影響響有效壓縮比，從而使壓縮終了溫度、壓力降低，影響起動。起動。n因此，合理的進氣定時是十分重要的。因此，合理的進氣定時是十分重要的。1617四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程1、氣門疊開、氣門疊開進、排氣門同時開進、排氣門同時開啟，進排氣門和燃啟，進排氣門和燃燒室三者聯(lián)通燒室三者聯(lián)通排氣遲閉角與進氣排氣遲閉角與進氣提前角之和。提前角之和。18四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程1、氣門疊開、氣門疊開氣門疊開將導(dǎo)致：氣門疊開將導(dǎo)致：如

14、果進氣管壓力大于排氣管壓力，新鮮充量在正向壓力差如果進氣管壓力大于排氣管壓力，新鮮充量在正向壓力差的作用下流入氣缸，與缸內(nèi)殘余廢氣進行混合后，部分可的作用下流入氣缸，與缸內(nèi)殘余廢氣進行混合后，部分可以直接排入排氣管中。以直接排入排氣管中。 有利于掃除缸內(nèi)的殘余廢氣，增加氣缸充量，達(dá)有利于掃除缸內(nèi)的殘余廢氣，增加氣缸充量，達(dá)到掃氣目的；到掃氣目的； 又可以降低燃燒室內(nèi)氣缸蓋、排氣門、活塞頂、又可以降低燃燒室內(nèi)氣缸蓋、排氣門、活塞頂、缸套的溫度。缸套的溫度。盡管帶走的熱量不多，但對于這些受熱嚴(yán)重盡管帶走的熱量不多，但對于這些受熱嚴(yán)重且冷卻困難的關(guān)鍵零件，其效果卻是顯著的。且冷卻困難的關(guān)鍵零件，其效

15、果卻是顯著的。 19四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程采用節(jié)氣門來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率，進氣管內(nèi)壓力總是低于大氣壓，特別是采用節(jié)氣門來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率，進氣管內(nèi)壓力總是低于大氣壓，特別是在小開度時。疊開角過大時高溫廢氣有可能倒流進入進氣管乃至燃料供應(yīng)在小開度時。疊開角過大時高溫廢氣有可能倒流進入進氣管乃至燃料供應(yīng)系統(tǒng)中，引起進氣管系統(tǒng)中，引起進氣管回火回火。同時，利用新鮮充量進行掃氣將導(dǎo)致。同時，利用新鮮充量進行掃氣將導(dǎo)致燃料的損燃料的損失失以及以及未燃碳?xì)渑欧盼锏脑黾游慈继細(xì)渑欧盼锏脑黾?。氣門疊開角一般都是比較小的。氣門疊開角一般都是比較小的。氣門疊開角可稍大些，氣門疊開角

16、可稍大些，在在2050(CA)范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。進氣管內(nèi)壓力始終接近大氣壓力，不存在回火現(xiàn)象。進氣管內(nèi)壓力始終接近大氣壓力，不存在回火現(xiàn)象。采用比非增壓大的氣門疊開角，采用比非增壓大的氣門疊開角，一般為一般為80140(CA)。增壓柴油機進氣管內(nèi)的壓力在氣門疊開期內(nèi)總是高于排氣管內(nèi)的壓力，可增壓柴油機進氣管內(nèi)的壓力在氣門疊開期內(nèi)總是高于排氣管內(nèi)的壓力，可以用新氣掃除廢氣，使進入氣缸的新鮮充量增加，同時可降低熱負(fù)荷。以用新氣掃除廢氣，使進入氣缸的新鮮充量增加，同時可降低熱負(fù)荷。20四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程一般汽油機不組織掃氣（有燃料損失）。一般汽油機不組織掃氣（有燃

17、料損失）?？山M織掃氣?？山M織掃氣。,rasmTm 則21第二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失換氣損失換氣損失n理論循環(huán)理論循環(huán)換氣功與換氣功與實際循環(huán)實際循環(huán)換氣功之換氣功之差。差。換氣損失：換氣損失：x+y+ww:膨脹損失膨脹損失x:推出損失；推出損失；y:進氣損失；進氣損失；22第二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失一、排氣損失一、排氣損失由于換氣過程主要是由進氣過程和排氣過程所組成，因而其損失也是由由于換氣過程主要是由進氣過程和排氣過程所組成，因而其損失也是由進進氣損失和排氣損失氣損失和排氣損失兩部分組成。兩部分組成。從排氣門提前開啟，直到吸氣行從排氣門

18、提前開啟，直到吸氣行程開始、氣缸內(nèi)壓力達(dá)到或接近程開始、氣缸內(nèi)壓力達(dá)到或接近進氣管壓力之前，在此階段所損進氣管壓力之前，在此階段所損失的功稱為排氣損失。失的功稱為排氣損失。（1）自由排氣損失（）自由排氣損失（w:膨脹膨脹損失損失），是由于排氣門提前打），是由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。開而引起的膨脹功的減少。（2）強制排氣損失（）強制排氣損失（ x:推出推出損失；損失；），是活塞上行強制推），是活塞上行強制推出廢氣所消耗的功。出廢氣所消耗的功。X23第二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失一、排氣損失一、排氣損失排氣提前角的影響排氣提前角的影響 所以最有利的排氣提前角應(yīng)

19、所以最有利的排氣提前角應(yīng)使使面積（面積（W+Y）之和最小。）之和最小。排氣提前角增大：排氣提前角增大：w面積增加，面積增加，x面積減小，面積減小，如圖如圖b曲線曲線排氣提前角減少：排氣提前角減少：x面積增加面積增加，如圖中，如圖中c曲線。曲線。24第二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失一、排氣損失一、排氣損失發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增高增高時，發(fā)動機膨脹損失時，發(fā)動機膨脹損失的增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于的增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于推出損失推出損失的增加幅度，而兩者之和在總的增加幅度，而兩者之和在總體上呈現(xiàn)體上呈現(xiàn)增加增加的趨勢。的趨勢。降低排氣損失的主要方法降低排氣損失的主要方法:

20、合理確定排氣提前角，以有效合理確定排氣提前角，以有效地減少排氣過程中的損失。地減少排氣過程中的損失。25第二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失二、進氣損失二、進氣損失從開始吸氣到進氣門關(guān)閉所損從開始吸氣到進氣門關(guān)閉所損失的功，稱為進氣損失。失的功，稱為進氣損失。y:進氣損失；進氣損失；Y與排氣損失相比，相對較小。與排氣損失相比，相對較小。n合理調(diào)整配氣定時，加大進氣門的流通截面、正確設(shè)計進氣管及進氣道合理調(diào)整配氣定時，加大進氣門的流通截面、正確設(shè)計進氣管及進氣道的流動路徑以及降低活塞平均速度等，都會使進氣損失減少。的流動路徑以及降低活塞平均速度等，都會使進氣損失減少。2627第

21、二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失三、泵氣功和泵氣損失三、泵氣功和泵氣損失換氣損失換氣損失:u1.泵氣損失：泵氣損失：x+y+w與理論循環(huán)相比，發(fā)動機的與理論循環(huán)相比，發(fā)動機的活塞在泵氣過程中所造成的活塞在泵氣過程中所造成的功的損失。功的損失。再計算再計算Pm時，面積時，面積W和摻雜在面積和摻雜在面積x和和y中的一小部分中的一小部分u(圖中以交叉線表圖中以交叉線表示示)所表示的功損失，已經(jīng)考慮到豐滿系數(shù)所表示的功損失，已經(jīng)考慮到豐滿系數(shù)i中，故將換氣損失中剩余的面中，故將換氣損失中剩余的面積積x+y-u所表示的功損失，定義為所表示的功損失，定義為。x+y-u28第二節(jié)第二節(jié)

22、四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失ppLuyxW)(三、泵氣功和泵氣損失三、泵氣功和泵氣損失2.泵氣功：泵氣功：x+y-uL p為示功圖的比例系數(shù)為示功圖的比例系數(shù)psTbpLuyxVppW)()(泵氣功泵氣損失泵氣功泵氣損失為負(fù)為負(fù)缸內(nèi)氣體對活缸內(nèi)氣體對活塞在強制排氣塞在強制排氣過程和吸氣行過程和吸氣行程中所做的功。程中所做的功。泵氣功理論循環(huán)泵氣損失泵氣功理論循環(huán)泵氣損失為正為正29第二節(jié)第二節(jié) 四沖程內(nèi)燃機換氣損失四沖程內(nèi)燃機換氣損失三、泵氣功和泵氣損失三、泵氣功和泵氣損失3.平均泵氣壓力：平均泵氣壓力：n一般用平均泵氣壓力一般用平均泵氣壓力Pp來表示泵氣損失的大小，其定義為來表示

23、泵氣損失的大小，其定義為sppVWp n一般而言，所有減少換氣損失的措施以及以后將要討論到一般而言，所有減少換氣損失的措施以及以后將要討論到的提高充量系數(shù)的途徑，對降低泵氣損失都是有利的。另的提高充量系數(shù)的途徑，對降低泵氣損失都是有利的。另外，外， 30第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施rramm111cshshsmMVmMV11rarararmmmmmmm一、四沖程內(nèi)燃機的充量系數(shù)一、四沖程內(nèi)燃機的充量系數(shù)1(1)armm31第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施1(1)armm111cshshsmMVmMV1(1)arcshshmmmm一

24、、四沖程內(nèi)燃機的充量系數(shù)一、四沖程內(nèi)燃機的充量系數(shù)aaaaap VmR Tssshssp VmR T1aaaccacsacccVVVVVVVVVV(1)1crsaccasTpTp下標(biāo)下標(biāo)a表示缸內(nèi)氣體的狀態(tài)，下標(biāo)表示缸內(nèi)氣體的狀態(tài)，下標(biāo)s表示進氣管內(nèi)的狀態(tài)表示進氣管內(nèi)的狀態(tài)32第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施二、影響充量系數(shù)的因數(shù)二、影響充量系數(shù)的因數(shù)(1)1crsaccasTpTp1、使用因素、使用因素（1）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速nn進氣流速進氣流速 流動阻力流動阻力 Pa c n過低過低,慣性進氣慣性進氣 c 。一定的進氣系統(tǒng)，一定負(fù)荷下，有一定的進氣系統(tǒng)，一定負(fù)荷下，有

25、一個轉(zhuǎn)速對應(yīng)的充量系數(shù)最大。一個轉(zhuǎn)速對應(yīng)的充量系數(shù)最大。不同節(jié)氣門開度、不同轉(zhuǎn)速時的進氣壓力不同節(jié)氣門開度、不同轉(zhuǎn)速時的進氣壓力33第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施二、影響充量系數(shù)的因數(shù)二、影響充量系數(shù)的因數(shù)(1)1crsaccasTpTp1、使用因素、使用因素（2）負(fù)荷）負(fù)荷汽油機汽油機的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)，負(fù)荷負(fù)荷 ，節(jié)氣門開度，節(jié)氣門開度 ，進氣阻力進氣阻力 ，進氣終點壓力，進氣終點壓力Pa c 。柴油機柴油機的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)，負(fù)荷的變化對充氣系數(shù)無明顯負(fù)荷的變化對充氣系數(shù)無明顯的影響。的影響。汽油機的充量系數(shù)隨負(fù)

26、荷的變化關(guān)系汽油機的充量系數(shù)隨負(fù)荷的變化關(guān)系 1-全負(fù)荷全負(fù)荷 2、3、4、5、部分負(fù)荷、部分負(fù)荷34第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施二、影響充量系數(shù)的因數(shù)二、影響充量系數(shù)的因數(shù)(1)1crsaccasTpTp1、使用因素、使用因素（3）大氣狀態(tài)）大氣狀態(tài)大氣壓力：大氣壓力：P0Pa ，但，但Pa/P0基本不變，故充量系數(shù)不變?；静蛔儯食淞肯禂?shù)不變。 大氣溫度大氣溫度To：To變化，變化，Ta也變化，也變化，To/Ta基本不變，故充量系數(shù)不變基本不變，故充量系數(shù)不變但但P0(To) 0 ma 發(fā)動機功率發(fā)動機功率 。35第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提

27、高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施二、影響充量系數(shù)的因數(shù)二、影響充量系數(shù)的因數(shù)(1)1crsaccasTpTp2、結(jié)構(gòu)因素、結(jié)構(gòu)因素(1)進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng)一般包括進氣門、進氣管、空濾器、化油器、進氣道一般包括進氣門、進氣管、空濾器、化油器、進氣道等部件。等部件。要盡量減少各部件的流動阻力，以增大進氣要盡量減少各部件的流動阻力，以增大進氣終了的壓力，提高充量系數(shù)終了的壓力，提高充量系數(shù)。 試驗證明，增大進氣終了的壓力比降低殘余廢氣系試驗證明，增大進氣終了的壓力比降低殘余廢氣系數(shù)對充量系數(shù)的影響大，所以設(shè)計成數(shù)對充量系數(shù)的影響大，所以設(shè)計成進氣門直徑大于進氣門直徑大于排氣門直徑，排氣門直徑，氣門頂部的形狀呈氣

28、門頂部的形狀呈流線型流線型。 ，Vc，r， c 。（2）壓縮比）壓縮比 36第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施二、影響充量系數(shù)的因數(shù)二、影響充量系數(shù)的因數(shù)(1)1crsaccasTpTp2、結(jié)構(gòu)因素、結(jié)構(gòu)因素（3）配氣相位）配氣相位 配氣相位中，進氣滯后角對的配氣相位中，進氣滯后角對的c影響最大。改變進氣滯影響最大。改變進氣滯后角可以改變后角可以改變c隨轉(zhuǎn)速變化的趨向，用以調(diào)整發(fā)動機的扭矩隨轉(zhuǎn)速變化的趨向，用以調(diào)整發(fā)動機的扭矩和有效功率。和有效功率。 高速發(fā)動機進氣滯后角較大，以提高高速下的充量系數(shù)。高速發(fā)動機進氣滯后角較大，以提高高速下的充量系數(shù)。 配氣相位是靠選

29、定的凸輪型線來進行控制的。配氣相位是靠選定的凸輪型線來進行控制的。37第三節(jié)第三節(jié) 提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施提高內(nèi)燃機充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施(1)1crsaccasTpTp在發(fā)動機的結(jié)構(gòu)參數(shù)在發(fā)動機的結(jié)構(gòu)參數(shù)(如壓縮比如壓縮比c)確定的前提下：確定的前提下：1.提高氣缸進氣終點提高氣缸進氣終點降低進氣系統(tǒng)的阻力損失。降低進氣系統(tǒng)的阻力損失。（關(guān)鍵）（關(guān)鍵）2.減小缸內(nèi)的減小缸內(nèi)的降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，合理降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，合理選擇配氣定時和氣門升程規(guī)律，在減小選擇配氣定時和氣門升程規(guī)律，在減小mr的同時，增加的同時，增加m1 。3.降低進氣終點降低進

30、氣終點減少高溫零件在進氣系統(tǒng)中對新鮮充量的加熱。減少高溫零件在進氣系統(tǒng)中對新鮮充量的加熱。38提高充量系數(shù)的措施提高充量系數(shù)的措施n( (一一) )降低進氣系統(tǒng)的流動阻力降低進氣系統(tǒng)的流動阻力n( (二二) )采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)n( (三三) )合理利用進氣諧振合理利用進氣諧振n( (四四) )降低排氣系統(tǒng)的流動阻力降低排氣系統(tǒng)的流動阻力n( (五五) )減小對進氣充量的加熱減小對進氣充量的加熱 39三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施(一一)降低進氣系統(tǒng)的流動阻力降低進氣系統(tǒng)的流動阻力進氣系統(tǒng)的流動阻力，按其性質(zhì)可分為兩類：進氣系統(tǒng)的流動阻力，按其性質(zhì)可分為兩類

31、：管道摩擦阻力，與管長和管內(nèi)流動面上的管道摩擦阻力，與管長和管內(nèi)流動面上的表面質(zhì)量有關(guān)；表面質(zhì)量有關(guān)；由于流通截面大小、形狀以及流動方向變化，由于流通截面大小、形狀以及流動方向變化，在局部產(chǎn)生渦流損失所引起的。在局部產(chǎn)生渦流損失所引起的。內(nèi)燃機進氣流動中，由于管道較短，壁面比內(nèi)燃機進氣流動中，由于管道較短，壁面比較光滑、其較光滑、其；，它由一系列，它由一系列的局部阻力疊加而成，尤其在的局部阻力疊加而成，尤其在進氣門座處、空進氣門座處、空氣濾清器和流道轉(zhuǎn)彎處氣濾清器和流道轉(zhuǎn)彎處，流動損失更為明顯。，流動損失更為明顯。40三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一

32、）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力進氣門座處的流通截面，是進氣流道中截面最小、流速進氣門座處的流通截面，是進氣流道中截面最小、流速最高的地方，因而該處的局部阻力最大最高的地方，因而該處的局部阻力最大2sssssQApv阻力除了與阻力系數(shù)阻力除了與阻力系數(shù)有關(guān)外，還與該處的流動速度有關(guān)外，還與該處的流動速度vs的平方成正比的平方成正比過高的氣體流速，還會發(fā)生氣體阻塞現(xiàn)象?？疾鞖忾T座處的流動情況，并過高的氣體流速，還會發(fā)生氣體阻塞現(xiàn)象?？疾鞖忾T座處的流動情況，并定義平均進氣馬赫數(shù)定義平均進氣馬赫數(shù)Ma41三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力進氣

33、平均馬赫數(shù)進氣平均馬赫數(shù)Ma綜合了進氣綜合了進氣門大小、形狀、升程規(guī)律以及門大小、形狀、升程規(guī)律以及活塞速度等因素，并且其大小活塞速度等因素，并且其大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速成正比。研究與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速成正比。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)，(圖圖45)。這一結(jié)論，。這一結(jié)論，對于設(shè)計和評價氣門機構(gòu)是很對于設(shè)計和評價氣門機構(gòu)是很有用的。有用的。42三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力減小進氣門流通截面處的流動損失具體措施：具體措施：43三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力增大進氣門直徑增大進氣

34、門直徑d進進，適當(dāng)配置排氣門直徑。，適當(dāng)配置排氣門直徑。進氣門直徑增大進氣門直徑增大d，擴大流通截面積，擴大流通截面積f，降低局部流動阻力，提高充量系數(shù)，降低局部流動阻力，提高充量系數(shù)c 。在現(xiàn)代高速內(nèi)燃機在現(xiàn)代高速內(nèi)燃機2 2氣門結(jié)構(gòu)中，氣門結(jié)構(gòu)中，進氣門直徑進氣門直徑d d與缸徑與缸徑D D比值可達(dá)比值可達(dá)45%45%50%50%。面面積比為積比為0.20.20.250.25。這樣排氣門不得不縮小，但過小排氣門會導(dǎo)致排氣阻力的。這樣排氣門不得不縮小，但過小排氣門會導(dǎo)致排氣阻力的增大。因此，通過加大進氣門直徑的方式來提高充量系數(shù)，是受到限制的。增大。因此，通過加大進氣門直徑的方式來提高充量系

35、數(shù)，是受到限制的。2.增加進氣門數(shù)目增加進氣門數(shù)目可采用三氣門結(jié)構(gòu)（進可采用三氣門結(jié)構(gòu)（進2排排1）、四氣門結(jié)構(gòu)（進）、四氣門結(jié)構(gòu)（進2排排2）、五氣門結(jié)構(gòu)）、五氣門結(jié)構(gòu)（進（進3排排2），是增大進氣門流通面積，降低排氣損失的有效措施。），是增大進氣門流通面積，降低排氣損失的有效措施。442.增加進氣門數(shù)目增加進氣門數(shù)目不同進氣門數(shù)的方案比較I進氣門 E排氣門45（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力2.增加進氣門數(shù)目增加進氣門數(shù)目四氣門機與二氣門機相比的優(yōu)缺點：四氣門機與二氣門機相比的優(yōu)缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：進排氣面積大，充量系數(shù)提高，泵氣損失小，動力性能提高。進排氣面積大，充

36、量系數(shù)提高，泵氣損失小，動力性能提高。利于將火花塞或噴油器布置在中央，有利于提高壓縮比（汽油利于將火花塞或噴油器布置在中央，有利于提高壓縮比（汽油機）和改善燃油霧化質(zhì)量（柴油機），經(jīng)濟性提高。機）和改善燃油霧化質(zhì)量（柴油機），經(jīng)濟性提高。缺點：缺點：1.氣門機構(gòu)零件數(shù)目增加氣門機構(gòu)零件數(shù)目增加,制造成本增加。制造成本增加。2.頂置凸輪軸使缸蓋高度增加，發(fā)動機尺寸加大。頂置凸輪軸使缸蓋高度增加，發(fā)動機尺寸加大。46（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力2.增加進氣門數(shù)目增加進氣門數(shù)目采用頂置凸輪軸采用頂置凸輪軸4氣門技術(shù)氣門技術(shù),可以便發(fā)動可以便發(fā)動機的功率提高約機的功率提高約

37、15%30%，轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)矩增大約約5%10%。經(jīng)濟性能也得到改善。經(jīng)濟性能也得到改善。采用采用5氣門氣門(三個進氣門，兩個排氣門三個進氣門，兩個排氣門)的發(fā)動機與的發(fā)動機與4氣門發(fā)動機的比較情況，氣門發(fā)動機的比較情況，可見其高速性能進一步改善?？梢娖涓咚傩阅苓M一步改善。472.增加進氣門數(shù)目增加進氣門數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)多氣門結(jié)構(gòu) ：缸徑大于：缸徑大于80mm時，采用二進二排結(jié)構(gòu)；時，采用二進二排結(jié)構(gòu)； 缸徑小于缸徑小于80mm時，采用三進二排結(jié)構(gòu)。時，采用三進二排結(jié)構(gòu)。對于排量較小對于排量較小(1.5L以下以下)的的4缸小型轎車用汽油機來說，也有采用缸小型轎車用汽油機來說，也有采用進、二排的進、

38、二排的3氣門氣門結(jié)構(gòu)，這樣既能發(fā)揮多氣門的優(yōu)越性，結(jié)構(gòu)又相對簡單。結(jié)構(gòu)，這樣既能發(fā)揮多氣門的優(yōu)越性，結(jié)構(gòu)又相對簡單。48三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力3.改善進氣門和氣門座處的流體動力性能改善進氣門和氣門座處的流體動力性能氣門和氣門座的結(jié)構(gòu)型式影響氣流流經(jīng)的流氣門和氣門座的結(jié)構(gòu)型式影響氣流流經(jīng)的流動特性，從而對流動損失有一定的影響。動特性，從而對流動損失有一定的影響。較小可加大流通截面積，減小氣流流動損較小可加大流通截面積，減小氣流流動損失。失。 太小，使渦流損失加大，減小氣門盤太小，使渦流損失加大，減小氣門盤剛度，增加氣門

39、座壓力。剛度，增加氣門座壓力。氣門座合面錐角氣門座合面錐角大都采用大都采用30或或45過渡圓弧半徑過渡圓弧半徑R適當(dāng)加大過渡圓弧半徑適當(dāng)加大過渡圓弧半徑R，減小流動阻力。，減小流動阻力。49三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力（一）降低進氣系統(tǒng)的流動阻力4.改進凸輪廓線設(shè)計和進氣門的升程規(guī)律改進凸輪廓線設(shè)計和進氣門的升程規(guī)律5.采用較小的采用較小的S/D值值以增大時面值，提高充氣效率。以增大時面值，提高充氣效率。30mS nC50三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù) 從獲得最大充量系數(shù)的角度出發(fā)，比

40、較理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要滿從獲得最大充量系數(shù)的角度出發(fā)，比較理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要滿足以下要求：足以下要求： 1)1)低速時低速時，采用，采用較小的氣門疊開角以及較小的氣門升較小的氣門疊開角以及較小的氣門升程，程，防止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮充量向進氣系統(tǒng)的倒流，以便防止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮充量向進氣系統(tǒng)的倒流，以便增加轉(zhuǎn)矩，提高燃油經(jīng)濟性。增加轉(zhuǎn)矩，提高燃油經(jīng)濟性。 2) 2)高速時高速時應(yīng)具有應(yīng)具有最大的氣門升程和進氣門遲閉角最大的氣門升程和進氣門遲閉角，以最大限度地減小流動阻力，增加進氣量，提高充量以最大限度地減小流動阻力，增加進氣量，提高充量系數(shù)，以滿足動力性要求。系數(shù)，以滿足動力性要求。 3 3）配合以上變

41、化，進氣門從開啟到關(guān)閉的進氣持）配合以上變化，進氣門從開啟到關(guān)閉的進氣持續(xù)角也進行相應(yīng)調(diào)整，以實現(xiàn)最佳正時，將泵氣損失續(xù)角也進行相應(yīng)調(diào)整，以實現(xiàn)最佳正時，將泵氣損失降到最低。降到最低。51 完全滿足上述各項要求的機構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，目前完全滿足上述各項要求的機構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，目前還僅僅處于研究階段如還僅僅處于研究階段如( (GMGM汽車公司推出的汽車公司推出的以及以及FordFord汽車公司的汽車公司的。由于制造成本和可靠性等原因，若將這種全電控的。由于制造成本和可靠性等原因，若將這種全電控的技術(shù)應(yīng)用于實際發(fā)動機中氣門要時間。技術(shù)應(yīng)用于實際發(fā)動機中氣門要時間。 目前較為常見的商品化系統(tǒng)可以分成兩

42、大類，即目前較為常見的商品化系統(tǒng)可以分成兩大類，即( (VCSVCS，Variable Camshaft System)Variable Camshaft System)和和( (VVTVVT，Variable Valve Timing )Variable Valve Timing )。除此之外，除此之外，也有可變氣門升程、可變氣門作用角等其他形式，其原也有可變氣門升程、可變氣門作用角等其他形式，其原理基本相近，只是實現(xiàn)方式不同而已。理基本相近，只是實現(xiàn)方式不同而已。（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施52（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（

43、二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)1、可變凸輪機構(gòu)、可變凸輪機構(gòu)一般都是通過兩套凸輪或搖臂來實現(xiàn)的，即在一般都是通過兩套凸輪或搖臂來實現(xiàn)的，即在高速高速時采用高速凸輪，其升程與作用角都較大；而在低時采用高速凸輪，其升程與作用角都較大；而在低速時切換到低速凸輪，升程與作用角均較小。速時切換到低速凸輪，升程與作用角均較小。n發(fā)動機的性能與傳統(tǒng)配氣機構(gòu)的性能比較，顯然發(fā)動機的性能與傳統(tǒng)配氣機構(gòu)的性能比較，顯然低速轉(zhuǎn)矩和高速動力低速轉(zhuǎn)矩和高速動力性能性能都得到了改善。都得到了改善。53三三菱菱MIVEC可可變變配配氣氣技技術(shù)術(shù)54（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)2、可變氣門定時、可變氣門定時

44、(VVT)進排氣門分別通過兩根凸輪軸單獨驅(qū)動的，可以通過專門機構(gòu)將進排氣門分別通過兩根凸輪軸單獨驅(qū)動的，可以通過專門機構(gòu)將進氣凸輪軸進氣凸輪軸按要求轉(zhuǎn)過一定的角度按要求轉(zhuǎn)過一定的角度，從而達(dá)到改變，從而達(dá)到改變進氣進氣相位的目的。根據(jù)實現(xiàn)機構(gòu)的不相位的目的。根據(jù)實現(xiàn)機構(gòu)的不同，又可以分成同，又可以分成分級可變與連續(xù)可變分級可變與連續(xù)可變 兩類，調(diào)節(jié)范圍最高可達(dá)兩類，調(diào)節(jié)范圍最高可達(dá)60(CA)。發(fā)功機的發(fā)功機的低速轉(zhuǎn)矩低速轉(zhuǎn)矩性能得到性能得到大幅度的大幅度的改善。改善。55（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)2、可變氣門定時、可變氣門定時(VVT)VVT-i系統(tǒng)是豐田公司的智能

45、可變氣門正時系統(tǒng)的英系統(tǒng)是豐田公司的智能可變氣門正時系統(tǒng)的英文縮寫。豐田的文縮寫。豐田的VVT-i系統(tǒng)系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時，但，但不能調(diào)節(jié)氣門升程不能調(diào)節(jié)氣門升程。它的工作原理是：當(dāng)發(fā)動機由低。它的工作原理是：當(dāng)發(fā)動機由低速向高速轉(zhuǎn)換時，電子計算機就自動地將速向高速轉(zhuǎn)換時，電子計算機就自動地將機油壓向進機油壓向進氣凸輪軸驅(qū)動齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度氣凸輪軸驅(qū)動齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而使凸輪軸從而使凸輪軸在在60的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變進氣門改變進氣門開啟的時刻，達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時的目的開啟的時刻，達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時的目的。VVT-i系統(tǒng)

46、系統(tǒng)56VVTi系統(tǒng)由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。ECU儲存了最佳氣門正時參數(shù)值，曲軸位置傳感器、進氣歧管空氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器和凸輪軸位置傳感器等反饋信息匯集到ECU并與預(yù)定參數(shù)值進行對比計算，計算出修正參數(shù)并發(fā)出指令到控制凸輪軸正時液壓控制閥，控制閥根據(jù)ECU指令控制機油槽閥的位置，也就是改變液壓流量，把提前、滯后、保持不變等信號指令選擇輸送至VVTi控制器的不同油道上。57（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)2、可變氣門定時、可變氣門定時(VVT)寶馬的寶馬的VANOS系統(tǒng)系統(tǒng)由發(fā)動機管理系統(tǒng)操縱的液由發(fā)動機管理系統(tǒng)操縱的液壓

47、和機械相結(jié)合的凸輪軸控壓和機械相結(jié)合的凸輪軸控制設(shè)備。制設(shè)備。VANOS系統(tǒng)基于一系統(tǒng)基于一個能夠個能夠調(diào)整進氣凸輪軸與曲調(diào)整進氣凸輪軸與曲軸相對位置軸相對位置的調(diào)整機構(gòu)。的調(diào)整機構(gòu)。VANOS系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和加速踏板位置發(fā)動機轉(zhuǎn)速和加速踏板位置來操作進氣凸輪軸。在發(fā)動來操作進氣凸輪軸。在發(fā)動機機轉(zhuǎn)速達(dá)到最低轉(zhuǎn)速達(dá)到最低時，時，進氣門將隨后開啟以改善怠速質(zhì)量及平穩(wěn)度進氣門將隨后開啟以改善怠速質(zhì)量及平穩(wěn)度。發(fā)動機。發(fā)動機處于處于中等轉(zhuǎn)速中等轉(zhuǎn)速時，時，進氣門提前開啟以增大扭矩并允許廢氣在燃燒室中進行進氣門提前開啟以增大扭矩并允許廢氣在燃燒室中進行再循環(huán)從而減少耗油量和廢氣的排放。再循

48、環(huán)從而減少耗油量和廢氣的排放。最后，當(dāng)發(fā)動機最后，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高轉(zhuǎn)速很高時，進氣時，進氣門門開啟將再次延遲，從而發(fā)揮出最大功率開啟將再次延遲，從而發(fā)揮出最大功率。58發(fā)動機可變氣門正時系統(tǒng)，是通過微機控制可變氣門調(diào)節(jié)器上升和下降發(fā)動機可變氣門正時系統(tǒng)，是通過微機控制可變氣門調(diào)節(jié)器上升和下降獲得齒形皮帶輪與進氣凸輪（進氣門）的相對位置變化，這種結(jié)構(gòu)屬于獲得齒形皮帶輪與進氣凸輪（進氣門）的相對位置變化，這種結(jié)構(gòu)屬于凸輪軸配氣相位可變結(jié)構(gòu)，一般可調(diào)整凸輪軸配氣相位可變結(jié)構(gòu)，一般可調(diào)整2030曲軸轉(zhuǎn)角。由于這種機構(gòu)曲軸轉(zhuǎn)角。由于這種機構(gòu)的凸輪軸、凸輪形線及進氣持續(xù)角均不變，雖然高速時可以加大進氣遲的

49、凸輪軸、凸輪形線及進氣持續(xù)角均不變，雖然高速時可以加大進氣遲閉角，但是氣門疊開角卻減小，這是它的缺點。閉角，但是氣門疊開角卻減小，這是它的缺點。59（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)（二）采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)2、可變氣門定時、可變氣門定時(VVT)VTEC系統(tǒng)系統(tǒng)VTEC系統(tǒng)全稱是系統(tǒng)全稱是可變氣門正時和升程可變氣門正時和升程的電子控制系統(tǒng)，的電子控制系統(tǒng)，是本田的專有技術(shù)，它能隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、水溫等是本田的專有技術(shù)，它能隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、水溫等運行參數(shù)的變化，而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氣門正時和氣門升程，運行參數(shù)的變化，而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氣門正時和氣門升程，使發(fā)動機在高、低速下均能達(dá)到最高效率。使發(fā)動機在高、低速

50、下均能達(dá)到最高效率。60可變配氣相位控制系統(tǒng)VTECn中凸輪中凸輪升程最大，次凸輪次凸輪升程最小。n主凸輪主凸輪的形狀適合發(fā)動機低速時單氣門工作的配氣相位要求；中凸輪中凸輪的形狀適合發(fā)動機高速時雙進氣門工作的配氣相位要求。61四個活塞安裝處VTEC工作原理62VTEC工作原理n發(fā)動機低速時，發(fā)動機低速時，電磁閥斷電，油道關(guān)閉。在彈簧作用下，各活塞均回到各自孔內(nèi)，三個搖臂彼此分離。此時，主凸輪通過主搖臂驅(qū)動主進氣門，中間搖臂驅(qū)動中間搖臂空擺（不起作用），次凸輪升程非常小，通過次搖臂驅(qū)動次進氣門微量開閉，以防止進氣門附近積聚燃油。配配氣機構(gòu)處于單進、雙排氣門工作狀態(tài)氣機構(gòu)處于單進、雙排氣門工作狀態(tài)

51、。n發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，且發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度及車速均達(dá)到設(shè)發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，且發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度及車速均達(dá)到設(shè)定值時定值時，電磁閥通電，油道打開。在機油作用下，同步活塞A和同步活塞B分別將主搖臂與中間搖臂、次搖臂與中間搖臂插接成一體，成為一個同步工作的組合搖臂。此時，由于中凸輪升程最大，組合搖臂由中凸輪驅(qū)動，兩個進氣門同步工作，進氣門配氣相位和升程與發(fā)動機低速時相比，氣門的升程、提前開啟角度和遲后關(guān)閉角度均較大。此時配氣機構(gòu)處于雙進、雙排氣門工作狀態(tài)配氣機構(gòu)處于雙進、雙排氣門工作狀態(tài)。63三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施在進氣過程中，活塞的下行運動可在進氣過程中，活塞

52、的下行運動可導(dǎo)致進氣管內(nèi)產(chǎn)生膨脹波，該膨脹導(dǎo)致進氣管內(nèi)產(chǎn)生膨脹波，該膨脹波將在進氣管的開口端反射，然后波將在進氣管的開口端反射，然后產(chǎn)生正向壓力波向氣缸傳播：在合產(chǎn)生正向壓力波向氣缸傳播：在合適的條件下適的條件下(如轉(zhuǎn)速、出氣管長度如轉(zhuǎn)速、出氣管長度等等)，這個正向壓力波可以使得進氣，這個正向壓力波可以使得進氣過程結(jié)束時，進氣門處的壓力高于過程結(jié)束時，進氣門處的壓力高于正常的進氣壓力。這樣發(fā)動機就可正常的進氣壓力。這樣發(fā)動機就可以多進氣，從而使充量系數(shù)得到提以多進氣，從而使充量系數(shù)得到提高，即是圖中充量系數(shù)峰值所在。高，即是圖中充量系數(shù)峰值所在。這與發(fā)動機進氣管的長度和管徑有關(guān)。這與發(fā)動機進氣

53、管的長度和管徑有關(guān)。644-12發(fā)動機進氣管的長度增加或管徑的減小，可使充量系數(shù)的峰值向發(fā)動機低發(fā)動機進氣管的長度增加或管徑的減小，可使充量系數(shù)的峰值向發(fā)動機低速一側(cè)移動，反之則向高速移動，這是進氣諧振的結(jié)果。速一側(cè)移動，反之則向高速移動，這是進氣諧振的結(jié)果。65三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施與發(fā)動機進氣管的長度和管徑有關(guān)。與發(fā)動機進氣管的長度和管徑有關(guān)。通過改變通過改變進氣管長度或流通截面進氣管長度或流通截面的方式來實現(xiàn)。的方式來實現(xiàn)。以充分利用進氣諧振的效果，達(dá)到高速與低速性以充分利用進氣諧振的效果，達(dá)到高速與低速性能的最優(yōu)化。能的最優(yōu)化。664-13在在低速時低速時控制閥保

54、持控制閥保持關(guān)閉狀態(tài)關(guān)閉狀態(tài)，氣體從主氣道流入發(fā)動機中；而，氣體從主氣道流入發(fā)動機中；而高速時高速時控控制閥制閥打開打開，氣體從主、副兩個氣道同時流入氣缸中?？刂崎y關(guān)閉時，相當(dāng)，氣體從主、副兩個氣道同時流入氣缸中?？刂崎y關(guān)閉時，相當(dāng)于進氣管流通截面減小，相應(yīng)提高了低速充量系數(shù)于進氣管流通截面減小，相應(yīng)提高了低速充量系數(shù)。6768 當(dāng)發(fā)動機中、低速運轉(zhuǎn)時，電腦發(fā)出指令，轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥，當(dāng)發(fā)動機中、低速運轉(zhuǎn)時，電腦發(fā)出指令，轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥，此時空氣沿著左圖箭頭所示的路徑，經(jīng)過細(xì)而長的進氣歧管進入氣缸，使此時空氣沿著左圖箭頭所示的路徑，經(jīng)過細(xì)而長的進氣歧管進入氣缸，使進氣增多；當(dāng)

55、發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)換閥開啟，空氣沿右上角圖中箭頭所示進氣增多；當(dāng)發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)換閥開啟，空氣沿右上角圖中箭頭所示的路徑，經(jīng)過粗而短的進氣歧管進入氣缸，使進氣增多。的路徑，經(jīng)過粗而短的進氣歧管進入氣缸，使進氣增多。69n( (一一) )降低進氣系統(tǒng)的流動阻力降低進氣系統(tǒng)的流動阻力n( (二二) )采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)n( (三三) )合理利用進氣諧振合理利用進氣諧振n( (四四) )降低排氣系統(tǒng)的阻力降低排氣系統(tǒng)的阻力n( (五五) )減小對進氣充量的加熱減小對進氣充量的加熱 70排氣道排氣道排氣歧管排氣歧管71三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施(四四)降低排氣

56、系統(tǒng)的流動阻力降低排氣系統(tǒng)的流動阻力降低排氣系統(tǒng)阻力，可以使氣缸內(nèi)的殘余廢氣壓力下降，降低排氣系統(tǒng)阻力，可以使氣缸內(nèi)的殘余廢氣壓力下降，這樣不僅可以減這樣不僅可以減少殘余廢氣系數(shù)，有利于提高充量系數(shù)，少殘余廢氣系數(shù)，有利于提高充量系數(shù)，而且可以減少泵氣損失，提高指而且可以減少泵氣損失，提高指示效率。示效率。：。措施措施:a.排氣道應(yīng)當(dāng)是漸擴型，以保證排出氣體的充分膨脹，從而降低氣缸與排排氣道應(yīng)當(dāng)是漸擴型，以保證排出氣體的充分膨脹，從而降低氣缸與排氣管內(nèi)的壓力差，使得氣缸內(nèi)的廢氣壓力得以迅速下降，達(dá)到提高充量系氣管內(nèi)的壓力差，使得氣缸內(nèi)的廢氣壓力得以迅速下降，達(dá)到提高充量系數(shù)和降低泵氣損失的目的

57、。數(shù)和降低泵氣損失的目的。b.選擇良好的排氣支管的流形，避免排氣道內(nèi)截面突變、急轉(zhuǎn)彎和凸臺，選擇良好的排氣支管的流形，避免排氣道內(nèi)截面突變、急轉(zhuǎn)彎和凸臺，有助于降低整個流通阻力；有助于降低整個流通阻力；c.在滿足必要的消聲效果要求下，應(yīng)盡可能降低消聲器的流通阻力。在滿足必要的消聲效果要求下，應(yīng)盡可能降低消聲器的流通阻力。72n( (一一) )降低進氣系統(tǒng)的流動阻力降低進氣系統(tǒng)的流動阻力n( (二二) )采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)n( (三三) )合理利用進氣諧振合理利用進氣諧振n( (四四) )降低排氣系統(tǒng)的阻力降低排氣系統(tǒng)的阻力n( (五五) )減小對進氣充量的加熱減小對進氣充

58、量的加熱 73三、提高充量系數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施(五五)減少對進氣充量的加熱減少對進氣充量的加熱在進氣的過程中，進入氣缸的新鮮充量將會在進氣的過程中，進入氣缸的新鮮充量將會被各種高溫表面所加熱而溫度升高。從而導(dǎo)被各種高溫表面所加熱而溫度升高。從而導(dǎo)致進氣密度下降，充量系數(shù)減小，還可能促致進氣密度下降，充量系數(shù)減小，還可能促使發(fā)功機整體熱負(fù)荷提高和不正常燃燒的發(fā)使發(fā)功機整體熱負(fù)荷提高和不正常燃燒的發(fā)生。進氣溫升受到各種結(jié)構(gòu)與運行參數(shù)的影生。進氣溫升受到各種結(jié)構(gòu)與運行參數(shù)的影響，如進氣管結(jié)構(gòu)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷響，如進氣管結(jié)構(gòu)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻水溫度。卻水溫度。74三、提高充量系

59、數(shù)的措施三、提高充量系數(shù)的措施(五五)減少對進氣充量的加熱減少對進氣充量的加熱措施措施: 盡量避免新鮮空氣同高溫零件接觸。盡量避免新鮮空氣同高溫零件接觸。 降低活塞頂及氣門處的溫度降低活塞頂及氣門處的溫度。（采用第一道環(huán)在水道內(nèi)的熱流型活塞）。（采用第一道環(huán)在水道內(nèi)的熱流型活塞），均采用，均采用進、排氣管兩側(cè)布置進、排氣管兩側(cè)布置 的方案，以的方案，以提高充量系數(shù)。對于提高充量系數(shù)。對于來說，由于需要進氣加熱來保證部分來說，由于需要進氣加熱來保證部分液態(tài)燃料在進氣管中的蒸發(fā)。所以進氣管與排氣管布置在同一側(cè)。液態(tài)燃料在進氣管中的蒸發(fā)。所以進氣管與排氣管布置在同一側(cè)。 對于對于，有時也采用進氣冷卻

60、技術(shù)，以降低進氣溫度。，有時也采用進氣冷卻技術(shù)，以降低進氣溫度。 組織燃燒掃氣。組織燃燒掃氣。 增壓機進氣中冷。增壓機進氣中冷。75第四節(jié)第四節(jié) 二沖程內(nèi)燃機的換氣二沖程內(nèi)燃機的換氣一、二沖程內(nèi)燃機的換氣過程一、二沖程內(nèi)燃機的換氣過程二沖程內(nèi)燃機與四沖程內(nèi)燃機同樣具有進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣過程，二沖程內(nèi)燃機與四沖程內(nèi)燃機同樣具有進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣過程，不同的是四沖程內(nèi)燃機用兩個活塞行程來完成，二沖程內(nèi)燃機用一個活塞行不同的是四沖程內(nèi)燃機用兩個活塞行程來完成，二沖程內(nèi)燃機用一個活塞行程來完成。其中差別最大的是程來完成。其中差別最大的是換氣過程換氣過程。在膨脹行程的末期，活塞下行。