第2章發(fā)動機的換氣過程

1、第二章第二章 發(fā)動機的換氣過程發(fā)動機的換氣過程第一節(jié)第一節(jié) 四行程發(fā)動機的換氣過程四行程發(fā)動機的換氣過程第二節(jié)第二節(jié) 四行程發(fā)動機的充氣效率四行程發(fā)動機的充氣效率 提高充氣效率的措施提高充氣效率的措施第三節(jié)第三節(jié) 減小進氣系統(tǒng)阻力減小進氣系統(tǒng)阻力第四節(jié)第四節(jié) 合理選擇配氣定時合理選擇配氣定時第五節(jié)第五節(jié) 進氣管的動態(tài)效應(yīng)進氣管的動態(tài)效應(yīng)第六節(jié)第六節(jié) 可變技術(shù)可變技術(shù)換氣過程即更換氣缸內(nèi)工質(zhì)的過程。換氣過程即更換氣缸內(nèi)工質(zhì)的過程。換氣過程包括排氣過程和進氣過程。換氣過程包括排氣過程和進氣過程。v對換氣過程的要求：對換氣過程的要求：排氣過程：盡可能干凈地排出廢氣；排氣過程：盡可能干凈地排出廢氣；進

2、氣過程：盡可能多地充入新鮮充量。進氣過程：盡可能多地充入新鮮充量。每循環(huán)新鮮充氣量的多少關(guān)系到發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排每循環(huán)新鮮充氣量的多少關(guān)系到發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放性能、零件熱負荷等各方面性能。放性能、零件熱負荷等各方面性能。v本章目的：了解發(fā)動機換氣過程進行情況、分析影響充氣量的因素、尋找了解發(fā)動機換氣過程進行情況、分析影響充氣量的因素、尋找改善換氣過程的途徑。改善換氣過程的途徑。四行程發(fā)動機進排氣門通過能力四行程發(fā)動機進排氣門通過能力w在換氣過程中在換氣過程中，氣閥的開度氣閥的開度是由配氣凸輪是由配氣凸輪形線控制形線控制而變而變化，其流通面化，其流通面積積fv是隨氣門是隨氣門升

3、程變化的升程變化的。氣閥開啟的流通面積氣閥開啟的流通面積角面值和角面值和時面值時面值w角面值：氣閥或氣口流通面積角面值：氣閥或氣口流通面積f 的曲線與橫坐標的曲線與橫坐標 的所圍的面的所圍的面積（流通面積曲線對曲柄轉(zhuǎn)角的積分值），稱為角面值。積（流通面積曲線對曲柄轉(zhuǎn)角的積分值），稱為角面值。w時面值的定義時面值的定義：流通面積：流通面積f與時間與時間t所圍的面積所圍的面積 w當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n不變時，即有不變時，即有w角面值不隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而變化，而時面值則會相應(yīng)的變化（如轉(zhuǎn)速升角面值不隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而變化，而時面值則會相應(yīng)的變化（如轉(zhuǎn)速升高，時面值減?。?。高，時面值減?。?。fdd61d30dfnfn

4、tf進排氣氣流的流通能力（流量）進排氣氣流的流通能力（流量）ttttfctfcG000d=d=d=Gv當(dāng)流道前后的壓力差為定值時，即流速當(dāng)流道前后的壓力差為定值時，即流速c為常數(shù)為常數(shù)時，時面值越大，流量越大；時，時面值越大，流量越大；v當(dāng)流量為定值時，時面值越大，所需流速越小當(dāng)流量為定值時，時面值越大，所需流速越小，即流道壓力差越小。，即流道壓力差越小。w結(jié)論：時面值表示了氣閥與氣口的流通能力。結(jié)論：時面值表示了氣閥與氣口的流通能力。n注意：柴油機在工作時，氣口、氣閥結(jié)炭，臟污，開注意：柴油機在工作時，氣口、氣閥結(jié)炭，臟污，開度不足都會引起時面值減小，柴油機工作性能變差度不足都會引起時面值減

5、小，柴油機工作性能變差。第一節(jié)第一節(jié) 四行程發(fā)動機的換氣過程四行程發(fā)動機的換氣過程一、換氣過程概述一、換氣過程概述從上一循環(huán)排氣門開啟到下一循環(huán)進氣門關(guān)閉的整個時期，從上一循環(huán)排氣門開啟到下一循環(huán)進氣門關(guān)閉的整個時期，約占約占410410 480 480曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。 排氣門開啟排氣門開啟進氣門關(guān)閉進氣門關(guān)閉進氣門打開進氣門打開排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉Inlet Valve OpenExhaust Valve OpenInlet Valve CloseExhaust Valve Close1 1、排氣提前角、排氣提前角 排氣門在膨脹沖程到達下止排氣門在膨脹沖程到達下止點前的某一曲軸轉(zhuǎn)角位置提

6、前點前的某一曲軸轉(zhuǎn)角位置提前開啟的角度。開啟的角度。 增加排氣流通面積（時面值增加排氣流通面積（時面值oror角面值），減少排氣沖程所角面值），減少排氣沖程所消耗的活塞推出功。消耗的活塞推出功。 作用作用 定義定義 選擇選擇 影響膨脹損失和泵氣損失影響膨脹損失和泵氣損失, 但對但對c影響不大影響不大存在最佳值存在最佳值: 30-80 CA BBDC ( 膨脹損失推出功損失膨脹損失推出功損失)最小最小n, 適當(dāng)增大適當(dāng)增大(提前提前) 有關(guān)換氣過程的幾個角度有關(guān)換氣過程的幾個角度排氣門在上止點后關(guān)閉的角度。排氣門在上止點后關(guān)閉的角度。2 2、排氣門遲閉角、排氣門遲閉角 定義定義避免因排氣流動截面

7、積過早減小而造成的排氣阻力避免因排氣流動截面積過早減小而造成的排氣阻力的增加，使缸內(nèi)的殘余廢氣量增加。的增加，使缸內(nèi)的殘余廢氣量增加。利用排氣管內(nèi)氣體流動的慣性從氣缸內(nèi)抽吸一部分利用排氣管內(nèi)氣體流動的慣性從氣缸內(nèi)抽吸一部分廢氣，實現(xiàn)過后排氣。廢氣，實現(xiàn)過后排氣。3. 3. 掃氣作用。掃氣作用。 作用作用 選擇選擇 過小，慣性利用不夠過小，慣性利用不夠 過大，廢氣倒流過大，廢氣倒流存在最佳值：存在最佳值：10-35 CA ATDC3 3、進氣提前角、進氣提前角 為了增加進入氣缸的新鮮充量，為了增加進入氣缸的新鮮充量，進氣門在吸氣上止點前提前開啟進氣門在吸氣上止點前提前開啟的角度。的角度。 作用作

8、用 定義定義在活塞下行時，進氣門有足夠大的開啟面積，新鮮工在活塞下行時，進氣門有足夠大的開啟面積，新鮮工質(zhì)可以順利流入氣缸。質(zhì)可以順利流入氣缸。冷卻燃燒室壁面以降低冷卻燃燒室壁面以降低Ta，提高充量系數(shù)。，提高充量系數(shù)。 選擇選擇 過小，進氣不夠過小，進氣不夠 過大，廢氣倒流進氣管（回火）過大，廢氣倒流進氣管（回火）存在最佳值（存在最佳值（10-40 CA BTDC) 利用高速氣流的慣性和壓力差，在下止點后繼續(xù)充氣，利用高速氣流的慣性和壓力差，在下止點后繼續(xù)充氣，增加發(fā)動機的進氣量。增加發(fā)動機的進氣量。4 4、進氣門遲閉角、進氣門遲閉角 為了增加進入氣缸的新鮮充為了增加進入氣缸的新鮮充量，進氣

9、門在吸氣下止點后，量，進氣門在吸氣下止點后，推遲關(guān)閉的角度。推遲關(guān)閉的角度。 作用作用 定義定義 選擇選擇 過小，慣性利用不夠；過小，慣性利用不夠； 過大，新氣推回進氣管。過大，新氣推回進氣管。 對進氣充量對進氣充量c影響大影響大 存在最佳值存在最佳值 （40-70 CA ABDC）氣門疊開角氣門疊開角定義：定義：氣門疊開所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。氣門疊開所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。氣門疊開角的選擇氣門疊開角的選擇自吸式汽油機自吸式汽油機 (k+1)/ 2 k/(k-1) =1.9。排氣門處流速為。排氣門處流速為聲速，排氣管內(nèi)流速達超聲速。此時期廢氣流量與排氣管內(nèi)聲速，排氣管內(nèi)流速達超聲速。此時期廢氣流量與排氣

10、管內(nèi)的壓力無關(guān)，只取決于排氣門開啟截面和缸內(nèi)氣體的狀態(tài)。的壓力無關(guān)，只取決于排氣門開啟截面和缸內(nèi)氣體的狀態(tài)。 亞臨界排氣：亞臨界排氣： p / pr 進氣系統(tǒng)阻力，從而吸入新鮮工質(zhì)。進氣系統(tǒng)阻力，從而吸入新鮮工質(zhì)。進氣初期，缸內(nèi)容積增加，壓差不足，進氣初期，缸內(nèi)容積增加，壓差不足，導(dǎo)致新鮮空氣不能進入氣缸，從而使進導(dǎo)致新鮮空氣不能進入氣缸，從而使進氣系統(tǒng)壓力急劇下降。氣系統(tǒng)壓力急劇下降。4、氣門疊開和燃燒室掃氣、氣門疊開和燃燒室掃氣v氣閥重疊角的定義：在上止點前后，從進氣閥開啟到排氣閥關(guān)閉這氣閥重疊角的定義：在上止點前后，從進氣閥開啟到排氣閥關(guān)閉這段時間進氣閥和排氣閥同時開啟所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱

11、為氣閥重疊角段時間進氣閥和排氣閥同時開啟所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣閥重疊角。一般非增壓機為。一般非增壓機為2050CA，增壓機為，增壓機為80140CAv燃燒室掃氣：在氣閥疊開期間新鮮空氣對燃燒室的清掃稱為燃燒室燃燒室掃氣：在氣閥疊開期間新鮮空氣對燃燒室的清掃稱為燃燒室掃氣（一般只有增壓四沖程柴油機才能實現(xiàn)燃燒室掃氣掃氣（一般只有增壓四沖程柴油機才能實現(xiàn)燃燒室掃氣 ）意義：意義：v新鮮空氣將燃燒室中殘存的廢氣清掃到排氣管新鮮空氣將燃燒室中殘存的廢氣清掃到排氣管v新鮮冷空氣對新鮮冷空氣對燃燒室壁面進行冷卻燃燒室壁面進行冷卻氣門疊開：由排氣遲閉、進氣提前氣門疊開：由排氣遲閉、進氣提前造成的排、進氣門同

12、時開啟的現(xiàn)象。造成的排、進氣門同時開啟的現(xiàn)象。構(gòu)成構(gòu)成 1. 1. 排氣過程損失排氣過程損失 膨脹損失膨脹損失+ +推出損失推出損失 2. 2. 進氣過程損失進氣過程損失 與理論循環(huán)相比，實際與理論循環(huán)相比，實際循環(huán)的在換氣過程中所循環(huán)的在換氣過程中所產(chǎn)生的功的損失。產(chǎn)生的功的損失。定義定義二、換氣損失概述二、換氣損失概述自然吸氣內(nèi)燃機的換氣過程自然吸氣內(nèi)燃機的換氣過程 理論循環(huán)換氣過程：理論循環(huán)換氣過程： l排氣門在下止點打開，沒有排氣門在下止點打開，沒有膨脹損失膨脹損失l進排氣行程缸內(nèi)壓力與大氣進排氣行程缸內(nèi)壓力與大氣壓力相等，因而也沒有泵氣壓力相等，因而也沒有泵氣損失。損失。實際循環(huán)換氣

13、過程：實際循環(huán)換氣過程： 1. 膨脹損失膨脹損失W 2. 推出損失推出損失Y 3. 吸氣損失吸氣損失X換氣損失換氣損失=W+Y+X自然吸氣內(nèi)燃機實際換氣過程自然吸氣內(nèi)燃機實際換氣過程YX理論換氣過程：理論換氣過程：l排氣門在下止點打開，沒有膨脹損失排氣門在下止點打開，沒有膨脹損失l排氣行程沿排氣行程沿pT,進氣行程沿進氣行程沿pbl換氣過程獲得矩形面積所示的功。換氣過程獲得矩形面積所示的功。實際換氣過程實際換氣過程：l換氣損失換氣損失為面積為面積 W+X+Yl換氣過程所獲得的換氣過程所獲得的換氣功換氣功為為矩形的面矩形的面積積與與換氣損失換氣損失之差之差。l換氣功小于理論換氣功值。換氣功小于理

14、論換氣功值。增壓內(nèi)燃機的換氣過程增壓內(nèi)燃機的換氣過程 XY 自由排氣損失（膨脹損失自由排氣損失（膨脹損失 ） 排氣門提前打開，排氣壓力線偏離理想循環(huán)膨脹排氣門提前打開，排氣壓力線偏離理想循環(huán)膨脹線，引起膨脹功的減少。線，引起膨脹功的減少。一、排氣損失一、排氣損失 強制排氣損失（推出功損失）強制排氣損失（推出功損失）活塞由下止點向上止點的強制排氣行程所消耗的功。活塞由下止點向上止點的強制排氣行程所消耗的功。排氣損失排氣損失=自由排氣損失自由排氣損失+ +強制排氣損失強制排氣損失排氣提前角和轉(zhuǎn)速對排氣損失的影響排氣提前角和轉(zhuǎn)速對排氣損失的影響 轉(zhuǎn)速增加，相同的排氣提前角所對應(yīng)的排氣時間就變短轉(zhuǎn)速增

15、加，相同的排氣提前角所對應(yīng)的排氣時間就變短nW但但Y W+Y，因此，因此，排氣提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速增加而適當(dāng)加大排氣提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速增加而適當(dāng)加大排氣提前角排氣提前角 ，W 但但Y排氣提前角排氣提前角 ，W 但但Y 因此，存在因此，存在 一一最佳排氣提前角，最佳排氣提前角，W+Y最小最小二、進氣損失二、進氣損失 由于進氣道、進氣門等處存在流動阻力損失，在大部分曲由于進氣道、進氣門等處存在流動阻力損失，在大部分曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)發(fā)動機的缸內(nèi)壓力低于大氣壓力線（圖軸轉(zhuǎn)角內(nèi)發(fā)動機的缸內(nèi)壓力低于大氣壓力線（圖b）或增壓）或增壓壓力線（圖壓力線（圖d），從而造成循環(huán)有用功的減少。），從而造成循環(huán)有用功的減少。三、換氣損

16、失和泵氣損失三、換氣損失和泵氣損失1 1、換氣損失、換氣損失泵氣損失：泵氣損失：X+Y-d進氣損失與排氣損失進氣損失與排氣損失之和：之和：X+Y+W2 2、泵氣損失、泵氣損失四、換氣損失隨內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的變化四、換氣損失隨內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的變化 1.進氣損失明顯小于排氣損失。進氣損失明顯小于排氣損失。 2.進氣損失影響充量系數(shù)，因而對發(fā)動機的性能影響更大。進氣損失影響充量系數(shù)，因而對發(fā)動機的性能影響更大。第二節(jié)第二節(jié) 四行程發(fā)動機的充氣效率四行程發(fā)動機的充氣效率式中式中 m1 、V1實際進入氣缸的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、體積（進氣狀態(tài)）；實際進入氣缸的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、體積（進氣狀態(tài)）； ms 、Vs 進氣狀態(tài)下

17、充滿工作容積的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、氣缸工作容積。進氣狀態(tài)下充滿工作容積的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、氣缸工作容積。 進氣狀態(tài)：對非增壓發(fā)動機，采用大氣狀態(tài)；對增壓發(fā)動機，采用增壓進氣狀態(tài)：對非增壓發(fā)動機，采用大氣狀態(tài)；對增壓發(fā)動機，采用增壓器出口狀態(tài)。器出口狀態(tài)。11VssmVmV實際進入氣缸的新鮮充量進氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮充量一、充氣效率一、充氣效率v定義：定義：二、充氣效率與發(fā)動機性能的關(guān)系二、充氣效率與發(fā)動機性能的關(guān)系v v高，高，說明每一循環(huán)的充氣量多，發(fā)發(fā)動機的功率和扭矩動機的功率和扭矩大，動力性好大，動力性好。10010010100012,300.0314vsvsvsbvsbuueemi

18、vsmeusssvmemimesvemimesvtqmimmVVmgLLVQg hhLWQVphVVVLpKp V niPKnp iVTK u0每循環(huán)實際充氣量每循環(huán)燃料量每循環(huán)加熱量又由h令K=得L三、建立充氣效率的意義三、建立充氣效率的意義不同氣缸工作容積不同氣缸工作容積VS的的m1不同，因此，用不同，因此，用m1無法比較不同無法比較不同VS的的發(fā)動機進氣系統(tǒng)的完善程度。而發(fā)動機進氣系統(tǒng)的完善程度。而v排除了排除了VS的影響，可評價的影響，可評價進氣量的相對值。進氣量的相對值。v是評價不同發(fā)動機進氣系統(tǒng)完善性的主要指標。是評價不同發(fā)動機進氣系統(tǒng)完善性的主要指標。四、充氣效率的實驗測定四、充

19、氣效率的實驗測定實際充氣量：用流量計測出實際充氣量：用流量計測出 總流量總流量V1理論充氣量：理論充氣量：v的大致范圍：汽油機的大致范圍：汽油機0.70.85 柴油機柴油機0.750.93/ mh3600.03/ 1000 2ssVnViinV mh1.vVVv由即得五、充氣效率分析式五、充氣效率分析式由分析式中找出由分析式中找出影響充氣效率的因素有：影響充氣效率的因素有： 進氣狀態(tài)（進氣狀態(tài)（Ts，ps）、進氣終了狀態(tài)（）、進氣終了狀態(tài)（Ta，pa）、殘余廢）、殘余廢氣系數(shù)氣系數(shù) 、壓縮比、壓縮比及配氣定時等及配氣定時等。111savsaTpp T為配氣定時引起的有效進氣體積系數(shù)，等于進氣門

20、為配氣定時引起的有效進氣體積系數(shù)，等于進氣門關(guān)閉時氣缸容積與氣缸總?cè)莘e的比值。關(guān)閉時氣缸容積與氣缸總?cè)莘e的比值。六、影響充氣效率的因素六、影響充氣效率的因素1、進氣阻力公式、進氣阻力公式v進氣阻力與進氣管道的結(jié)構(gòu)（管道阻力系數(shù)進氣阻力與進氣管道的結(jié)構(gòu)（管道阻力系數(shù)）、管內(nèi)氣體流速（）、管內(nèi)氣體流速（v)和氣和氣體狀態(tài)（密度體狀態(tài)（密度）有關(guān)。）有關(guān)。2、 pa 隨隨n、負荷的變化情況、負荷的變化情況 n: nvpapa 負荷：負荷：汽油機：負荷汽油機：負荷節(jié)氣門開度節(jié)氣門開度阻力系數(shù)阻力系數(shù) pa pa 柴油機：負荷柴油機：負荷循環(huán)供油量循環(huán)供油量 熱負荷熱負荷pa基本不變或略基本不變或略22

21、22asasvpvpppp （一）進氣終了壓力（一）進氣終了壓力pa pa v1、節(jié)氣門開度一定時，轉(zhuǎn)速增加，則、節(jié)氣門開度一定時，轉(zhuǎn)速增加，則pa下降。下降。2、節(jié)氣門開度逐漸減小時，、節(jié)氣門開度逐漸減小時，pa下降，且下降，且pa隨轉(zhuǎn)速的增大隨轉(zhuǎn)速的增大下降愉快，曲線變化愈陡。下降愉快，曲線變化愈陡。二、進氣終了溫度二、進氣終了溫度Ta1、Taav2、影響、影響Ta的因素：的因素：負荷負荷缸壁溫度缸壁溫度T壁壁Tan 進氣時間進氣時間、工質(zhì)吸熱量、工質(zhì)吸熱量Ta缸壁冷卻強度缸壁冷卻強度缸壁溫度缸壁溫度TaTs（T壁壁- Ts) Ta在條件允許時盡量降低進氣終了溫度在條件允許時盡量降低進氣終

22、了溫度Ta。3、在布置進、排氣管時要考慮、在布置進、排氣管時要考慮Ta柴油機：進、排氣管分置于氣缸兩側(cè)；柴油機：進、排氣管分置于氣缸兩側(cè)；汽油機：進、排氣管置于氣缸同側(cè)。汽油機：進、排氣管置于氣缸同側(cè)。Ta = T0+ Ta（氣體在流動過程中溫度的升高）（氣體在流動過程中溫度的升高） Ta T0， 原因是：原因是：高溫零件對進氣加熱，殘余廢氣對進氣加熱，進氣預(yù)熱高溫零件對進氣加熱，殘余廢氣對進氣加熱，進氣預(yù)熱三、壓縮比三、壓縮比對于非增壓發(fā)動機：對于非增壓發(fā)動機：Vc殘余廢氣量殘余廢氣量v 殘余廢氣系數(shù)定義：殘余廢氣系數(shù)定義： =mr/m1 mr:殘余廢氣量殘余廢氣量 m1：新鮮充氣量：新鮮充

23、氣量prr v 排氣門處阻力排氣門處阻力 、n (阻力阻力）prv 汽油機低負荷時汽油機低負荷時 v 四、殘余廢氣系數(shù)四、殘余廢氣系數(shù)五、配氣定時五、配氣定時由于進氣門遲閉，由于進氣門遲閉，0.5時，v急劇下降。/amMvcmv式中為進氣門處氣體的平均速度c為當(dāng)?shù)芈曀?mamcoCDMdc3 3、增大進氣門直徑、增加進氣門的數(shù)目、增大進氣門直徑、增加進氣門的數(shù)目 d通路截面積通路截面積Ma v進氣門的數(shù)目進氣門的數(shù)目通路截面積通路截面積 v Pe、Ttq4 4、適當(dāng)增加氣門升程、適當(dāng)增加氣門升程氣門升程氣門升程時面值時面值 措施如改進凸輪輪廓型線設(shè)計和氣閥的升程規(guī)律。措施如改進凸輪輪廓型線設(shè)計

24、和氣閥的升程規(guī)律。5 5、減小進氣門處的流動損失、減小進氣門處的流動損失-改善氣門處流體動力性能改善氣門處流體動力性能改善流體動力性能改善流體動力性能 流量系數(shù)流量系數(shù) 措施如減小氣閥座密封錐面的寬度、修圓氣閥座密封錐面的棱角和氣閥密封措施如減小氣閥座密封錐面的寬度、修圓氣閥座密封錐面的棱角和氣閥密封錐面上端的棱角、改善氣門頭部到桿身過渡形狀等。錐面上端的棱角、改善氣門頭部到桿身過渡形狀等。fdt2mamcoCDMdc二、減少進氣道和進氣管的阻力二、減少進氣道和進氣管的阻力1 1、保證足夠的流通斷面。避免急轉(zhuǎn)彎及截面突變，減少轉(zhuǎn)、保證足夠的流通斷面。避免急轉(zhuǎn)彎及截面突變，減少轉(zhuǎn)折，采用大過渡圓

25、角折，采用大過渡圓角局部阻力；局部阻力；2 2、降低表面粗糙度、降低表面粗糙度沿程阻力；沿程阻力；3 3、柴油機：有利于形成渦流，以改善混合氣的形成與燃燒；、柴油機：有利于形成渦流，以改善混合氣的形成與燃燒； 汽油機：必須考慮燃料的霧化、蒸發(fā)、分配以及壓力波的應(yīng)用。汽油機：必須考慮燃料的霧化、蒸發(fā)、分配以及壓力波的應(yīng)用。4 4、進氣管截面形狀的考慮：降低阻力和底部蒸發(fā)面積、進氣管截面形狀的考慮：降低阻力和底部蒸發(fā)面積三、減少空氣濾清器的阻力三、減少空氣濾清器的阻力1 1、增加斷面、增加斷面2 2、提高性能（低阻、高效）、提高性能（低阻、高效）3 3、清洗、更換濾芯、清洗、更換濾芯第四節(jié)第四節(jié)

26、合理選擇配氣定時合理選擇配氣定時1 1、良好的充氣效率、良好的充氣效率保證動力性（進氣遲閉角）保證動力性（進氣遲閉角）2 2、合適的充氣效率特性、合適的充氣效率特性適應(yīng)扭矩特性需要（進氣適應(yīng)扭矩特性需要（進氣遲閉角）遲閉角）3 3、較小的換氣損失、較小的換氣損失保證經(jīng)濟性（排氣提前角）保證經(jīng)濟性（排氣提前角）4 4、必要的掃氣、必要的掃氣降低熱負荷、提高可靠性（氣門重降低熱負荷、提高可靠性（氣門重疊角）疊角）5 5、合適的排氣溫度、合適的排氣溫度降低熱負荷、提高可靠性（氣降低熱負荷、提高可靠性（氣門重疊角）門重疊角）6 6、降低噪聲及排氣污染（綜合考慮、降低噪聲及排氣污染（綜合考慮 ）一、配氣

27、定時合理程度的綜合評定一、配氣定時合理程度的綜合評定二、進氣遲閉角二、進氣遲閉角1、充氣效率隨進氣遲閉角的變、充氣效率隨進氣遲閉角的變化規(guī)律化規(guī)律右圖為轉(zhuǎn)速右圖為轉(zhuǎn)速n一定，只改變進氣遲閉一定，只改變進氣遲閉角時充氣效率的變化情況。角時充氣效率的變化情況。vn一定，氣流動能一定，慣性一定，一定，氣流動能一定，慣性一定，所對應(yīng)的所對應(yīng)的 J2佳佳一定；一定；v只在只在J2佳佳時時v達到最大；達到最大；v每一轉(zhuǎn)速對應(yīng)一每一轉(zhuǎn)速對應(yīng)一J2佳佳。2、充氣效率特性、充氣效率特性v= f(n) 充氣效率隨轉(zhuǎn)速的關(guān)系充氣效率隨轉(zhuǎn)速的關(guān)系見右圖。其中見右圖。其中j2 j2v結(jié)論結(jié)論1、一定的進氣遲閉角只能保證

28、、一定的進氣遲閉角只能保證在某一轉(zhuǎn)速下的充氣效率達到最高在某一轉(zhuǎn)速下的充氣效率達到最高值。說明在此轉(zhuǎn)速下工作，能最好值。說明在此轉(zhuǎn)速下工作，能最好的利用氣流的慣性充氣。的利用氣流的慣性充氣。n氣流慣性氣流慣性，若氣門遲閉角不變，若氣門遲閉角不變，慣性利用不足，且流動阻力慣性利用不足，且流動阻力 vn 氣流慣性氣流慣性 ，一部分氣體被推，一部分氣體被推回進氣管回進氣管 vv結(jié)論結(jié)論2、進氣遲閉角越大，充氣效率、進氣遲閉角越大，充氣效率最大值對應(yīng)的轉(zhuǎn)速越高最大值對應(yīng)的轉(zhuǎn)速越高。3、進氣遲閉角對發(fā)動機性能的影響、進氣遲閉角對發(fā)動機性能的影響由由圖可見，進氣遲閉角小圖可見，進氣遲閉角小時，在低速范圍內(nèi)

29、充氣時，在低速范圍內(nèi)充氣效率較高，而高速范圍效率較高，而高速范圍內(nèi)充氣效率較低；進氣內(nèi)充氣效率較低；進氣遲閉角小時，在低速范遲閉角小時，在低速范圍內(nèi)動力性較高，而高圍內(nèi)動力性較高，而高速范圍內(nèi)動力性較低。速范圍內(nèi)動力性較低。進氣遲閉角大時情況相進氣遲閉角大時情況相反。反。結(jié)論：結(jié)論：高速發(fā)動機，選大高速發(fā)動機，選大的進氣遲閉角；低速發(fā)的進氣遲閉角；低速發(fā)動機，選小的進氣遲閉動機，選小的進氣遲閉角。角。三、排氣提前角三、排氣提前角 合理合理四、氣門疊開角四、氣門疊開角 適當(dāng)適當(dāng)保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門，以加大保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門，以加大膨脹比，提高熱效率。膨脹

30、比，提高熱效率。轉(zhuǎn)速增加時，相應(yīng)的自由排氣時間減小，為降低排氣損失，應(yīng)增大排氣提前角。轉(zhuǎn)速增加時，相應(yīng)的自由排氣時間減小，為降低排氣損失，應(yīng)增大排氣提前角。氣門疊開期間，可以利用排氣管的壓力波增加充氣效率，氣門疊開期間，可以利用排氣管的壓力波增加充氣效率，新鮮工質(zhì)流過高溫零件，降低熱負荷，減新鮮工質(zhì)流過高溫零件，降低熱負荷，減少少NOx。第五節(jié)第五節(jié) 進氣管的動態(tài)效應(yīng)進氣管的動態(tài)效應(yīng)一、進氣管內(nèi)的動力（態(tài)）效應(yīng)一、進氣管內(nèi)的動力（態(tài)）效應(yīng)對充氣效率的影響對充氣效率的影響1 1、發(fā)動機進氣過程的特點、發(fā)動機進氣過程的特點進氣進氣管內(nèi)有動力現(xiàn)象管內(nèi)有動力現(xiàn)象 ( (壓力波動）壓力波動）原因：氣流具

31、有相當(dāng)?shù)膽T性和可壓原因：氣流具有相當(dāng)?shù)膽T性和可壓縮性；縮性； 進氣過程在循環(huán)中是間進氣過程在循環(huán)中是間斷和周期交變進行。斷和周期交變進行。2 2、動力現(xiàn)象對充氣效率的影響、動力現(xiàn)象對充氣效率的影響進氣管內(nèi)壓力波動使充氣效率在不進氣管內(nèi)壓力波動使充氣效率在不同轉(zhuǎn)速時發(fā)生變化，從而對進氣同轉(zhuǎn)速時發(fā)生變化，從而對進氣量有較大影響。量有較大影響。壓力波動的原因可歸結(jié)為慣性效應(yīng)壓力波動的原因可歸結(jié)為慣性效應(yīng)和波動效應(yīng)兩類。和波動效應(yīng)兩類。二、對動態(tài)效應(yīng)的分析二、對動態(tài)效應(yīng)的分析1 1、慣性效應(yīng)、慣性效應(yīng)v利用流體力學(xué)中的微弱擾動的傳播速度方面的理論解釋。在管子中壓力波傳播性質(zhì)：如果邊界條件為封閉型封閉型

32、 ，則反射波的性質(zhì)與入射波的性質(zhì)相同性質(zhì)相同如果邊界條件為開口型開口型 ，則反射波的性質(zhì)與入射波的性質(zhì)相反性質(zhì)相反慣性效應(yīng)利用的是本次循環(huán)從進氣本次循環(huán)從進氣門打開到進氣門關(guān)閉門打開到進氣門關(guān)閉期間管內(nèi)氣體的動態(tài)效應(yīng)。如果壓縮波到達氣缸時，進氣門正好關(guān)閉，則能把較高壓力的空氣能把較高壓力的空氣關(guān)在缸內(nèi)，得到增壓效果關(guān)在缸內(nèi)，得到增壓效果（即增加循環(huán)充氣量）,這種效應(yīng)一般稱為慣性效應(yīng)慣性效應(yīng)。2 2、波動效應(yīng)、波動效應(yīng)當(dāng)進氣門關(guān)閉之后，進氣管里的氣注還在繼續(xù)波動，對下一循環(huán)進氣量有影響，這一影響稱為波動效應(yīng)波動效應(yīng)。波動效應(yīng)利用的是從上一循環(huán)從上一循環(huán)進氣門關(guān)閉到下一循環(huán)進氣進氣門關(guān)閉到下一循環(huán)

33、進氣門打開門打開期間氣體的動態(tài)效應(yīng)。如果能使正壓力波 與下一循環(huán)的進氣過程重合，就能使進氣終了時的壓力v。反之，則v。3 3、轉(zhuǎn)速、管長與波動次數(shù)的關(guān)系、轉(zhuǎn)速、管長與波動次數(shù)的關(guān)系壓力波固有頻率：發(fā)動機吸氣頻率：波動次數(shù)：由公式，可見波動次數(shù)是n與L的配合決定的。見右圖， 時，壓力波為正，v;q=1,2 時，壓力波為負，v。11/ 4cfsL21/ 60 2120nnfs11230fcqfnL111 ,222q 三、結(jié)論三、結(jié)論1、慣性效應(yīng)壓力波動衰減小，振幅大（主要）；、慣性效應(yīng)壓力波動衰減小，振幅大（主要）； 波動效應(yīng)壓力波動衰減大，振幅?。ù我２▌有?yīng)壓力波動衰減大，振幅?。ù我?。

34、2、動態(tài)效應(yīng)的效果、動態(tài)效應(yīng)的效果 主要取決于管長主要取決于管長 L此外，還受進氣管直徑、管道截面、進氣支管長度等此外，還受進氣管直徑、管道截面、進氣支管長度等影響。影響。3、n與與L成反比。成反比。高速高速短管短管 低速低速長管長管四、排氣管動態(tài)效應(yīng)四、排氣管動態(tài)效應(yīng)v利用排氣管中的負的壓力波（膨脹波），有利于減少殘余利用排氣管中的負的壓力波（膨脹波），有利于減少殘余廢氣，提高充氣效率。廢氣，提高充氣效率。一、可變進氣管一、可變進氣管v可變進氣管能滿足對進氣管長度的要求：高轉(zhuǎn)速、可變進氣管能滿足對進氣管長度的要求：高轉(zhuǎn)速、大功率時配裝粗短進氣管；中、低速及最大扭矩時大功率時配裝粗短進氣管；中

35、、低速及最大扭矩時配裝細長的進氣管。配裝細長的進氣管。圖圖2-182-18結(jié)構(gòu)：通過打開、關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥實現(xiàn)可變進氣管。結(jié)構(gòu)：通過打開、關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥實現(xiàn)可變進氣管。圖圖2-192-19結(jié)構(gòu)：通過轉(zhuǎn)動外殼中的旋轉(zhuǎn)件來實現(xiàn)可變進氣管。結(jié)構(gòu)：通過轉(zhuǎn)動外殼中的旋轉(zhuǎn)件來實現(xiàn)可變進氣管。第六節(jié)第六節(jié) 可變技術(shù)可變技術(shù)可變技術(shù)：隨使用工況（轉(zhuǎn)速、負荷）變化，使發(fā)動機某系統(tǒng)可變技術(shù)：隨使用工況（轉(zhuǎn)速、負荷）變化，使發(fā)動機某系統(tǒng)機構(gòu)參數(shù)可變的技術(shù)。機構(gòu)參數(shù)可變的技術(shù)。主要有：可變進氣管、可變氣門定時、可變氣門升程、可變進氣渦流等。主要有：可變進氣管、可變氣門定時、可變氣門升程、可變進氣渦流等。四行程發(fā)動機對氣門定時的要求是：四行程發(fā)動機對氣門定時的要求是：進氣遲閉角與排氣提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的提高而加大。進氣遲閉角與排氣提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的提高而加大。怠速時，氣門疊開角要小，隨著轉(zhuǎn)速上升，氣門疊開角應(yīng)加大。怠速時，氣門疊開角要小，隨著轉(zhuǎn)速上升，氣門疊開角應(yīng)加大。v可變氣門定時能解決隨轉(zhuǎn)速變化氣門定時可變化的問題?？勺儦忾T定時能解決隨轉(zhuǎn)速變化氣門定時可變化的問題。兩種形式的可變氣門定時機