汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理與汽車?yán)碚摰?章課件

1、第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率第三節(jié)提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率的措施第四節(jié)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程第五節(jié)工程應(yīng)用實(shí)例(文摘)第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程,包括排氣過(guò)程和進(jìn)氣過(guò)程,其任務(wù)是在盡可能小的換氣損失的前提下,排凈缸內(nèi)廢氣,吸足新鮮充量。表征換氣過(guò)程進(jìn)行完善程度的主要指標(biāo)是充氣效率的高低和消耗于換氣過(guò)程的泵吸功的大小.本章重點(diǎn)介紹:1)四沖程內(nèi)燃機(jī)的充氣效率及影響充氣效率的因素。2)提高充氣效率的措施減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力,合理地選擇配氣定時(shí)。第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程一、換氣過(guò)程二、換氣損失與泵氣損失下止點(diǎn)上止點(diǎn)第一節(jié) 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)

2、程一、換氣過(guò)程：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程包括從排氣門開啟到進(jìn)氣門關(guān)閉的整個(gè)時(shí)期。約占410 480曲軸轉(zhuǎn)角。換氣過(guò)程可分作自由排氣、強(qiáng)制排氣、進(jìn)氣和燃燒室掃氣四個(gè)階段。圖3-1換氣過(guò)程中氣缸壓力、排氣管壓力及進(jìn)、排氣門流通截面積的變化曲線a)氣缸壓力p、排氣管壓力pr隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線b)進(jìn)、排氣門相對(duì)流通截面積隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化曲線c)氣缸壓力隨氣缸容積V的變化曲線四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程中氣缸壓力、排氣管壓力及進(jìn)、排氣門流通截面積的變化曲線1、自由排氣階段 從排氣門開啟到氣缸壓力接近于排氣管內(nèi)壓力的時(shí)期，稱為自由排氣階段。(1)超臨界狀態(tài)流動(dòng):排氣門開啟是在活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)前3080(CA),此

3、時(shí)氣缸內(nèi)廢氣壓力較高。排氣流動(dòng)處于超臨界狀態(tài),此階段,廢氣流量與排氣管內(nèi)壓力無(wú)關(guān),只取決于氣缸內(nèi)的氣體狀態(tài)和氣門最小開啟截面。(2)亞臨界狀態(tài)流動(dòng):著氣體大量流出,缸內(nèi)壓力迅速下降,氣體流速小于聲速,轉(zhuǎn)入亞臨界狀態(tài),此時(shí)廢氣流量取決于氣缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的壓力差。自由排氣約在下止點(diǎn)后1030(CA)結(jié)束。2、強(qiáng)制排氣階段 自由排氣階段結(jié)束后，氣缸內(nèi)的廢氣將被上行活塞強(qiáng)制推出，這一過(guò)程就是強(qiáng)制排氣階段。 排氣提前角：從上止點(diǎn)到排氣門完全關(guān)閉終了所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，一般為1035曲軸轉(zhuǎn)角。3、進(jìn)氣過(guò)程從進(jìn)氣門開啟到關(guān)閉的全過(guò)程準(zhǔn)備進(jìn)氣：進(jìn)氣提前角一般為040(CA)。正常進(jìn)氣 ：新鮮氣體充入氣缸。慣性進(jìn)

4、氣：進(jìn)氣遲閉角一般為4070(CA)。4.進(jìn)、排氣門早開、晚關(guān),氣門重疊和燃燒室掃氣(1)配氣相位: 進(jìn)、排氣門的實(shí)際開、閉時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間,稱為配氣相位,通常用曲軸轉(zhuǎn)角(CA)表示。進(jìn)、排氣門早開、遲閉的原因是氣門開、閉都需要一定的時(shí)間,速度不能太快(2)氣門重疊和燃燒室掃氣:由于排氣門晚關(guān)和進(jìn)氣門提前打開,因而存在進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象,稱為氣門重疊.圖3-2四沖程內(nèi)燃機(jī)配氣相位 (外圈表示增壓機(jī)型)4.進(jìn)、排氣門早開、晚關(guān),氣門重疊和燃燒室掃氣特別是增壓發(fā)動(dòng)機(jī),由于進(jìn)氣壓力高和較長(zhǎng)的氣門重疊時(shí)間,可以更好地利用新鮮充量來(lái)幫助清除廢氣和降低燃燒室熱區(qū)零件的溫度,稱為燃燒室掃氣.增壓柴油機(jī)的

5、氣門重疊角一般為80160(CA)；非增壓柴油機(jī)的氣門疊開角在2060(CA)范圍內(nèi)。在氣門重疊開啟期內(nèi),可利用氣流壓差和慣性清除殘余廢氣,增加新鮮充量.1、排氣損失定義:從排氣門提前開啟，直到進(jìn)氣行程開始、缸內(nèi)壓力到達(dá)大氣壓力之前, 所損失的循環(huán)功。構(gòu)成: a.自由排氣損失W：由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。 b.強(qiáng)制排氣損失Y：活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。 二、換氣損失與泵氣損失圖3-3四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣損失a)非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)b)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)注:w自由排氣損失x強(qiáng)迫排氣損失y進(jìn)氣損失 x+y+w換氣損失x+y泵氣損失2、進(jìn)氣損失X進(jìn)氣損失是由于進(jìn)氣系統(tǒng)阻力的存在,使進(jìn)氣過(guò)程氣缸壓力低

6、于進(jìn)氣管壓力造成的損失,進(jìn)氣損失比排氣損失要小。合理調(diào)整配氣定時(shí)，加大進(jìn)氣門的流通截面、正確設(shè)計(jì)進(jìn)氣管及進(jìn)氣道的流動(dòng)路徑以及降低活塞平均速度等，都會(huì)使進(jìn)氣損失減少。圖3-3四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣損失排氣損失與進(jìn)氣損失之和稱為換氣損失 (W十Y十X) 。泵氣損失（X+Y-u）：又稱為泵氣過(guò)程功,是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)、排氣兩個(gè)行程中,活塞因排氣和進(jìn)氣所付出或獲得的功,此功可為正或負(fù)。在實(shí)際換氣過(guò)程中,由于工質(zhì)流動(dòng)時(shí)節(jié)流、摩擦等因素的存在,產(chǎn)生的能量損失稱為泵氣損失.3.泵氣損失四沖程非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失是圖3-3a中(x+y)所示面積代表的負(fù)功四沖程增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失是圖3-3b中剖面線(x+y)所示

7、面積代表的功二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)因無(wú)單獨(dú)的進(jìn)、排氣行程,所以泵氣功為零3.泵氣損失第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率一、充氣效率二、影響充氣效率的因素及其分析一、充氣效率 充氣效率（）:是實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮充量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮充量之比。所謂進(jìn)氣狀態(tài)是指當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐拇髿鉅顟B(tài)(非增壓機(jī)型)和增壓器壓氣機(jī)出口的氣體狀態(tài)(增壓機(jī)型).v高,代表每循環(huán)進(jìn)入氣缸的新鮮充量多,則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率Pe、轉(zhuǎn)矩Ttq可增加。一、充氣效率 v可用試驗(yàn)方法測(cè)得。由流量計(jì)測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)新鮮充量的流量V1(m3/h),而理論充量V(m3/h)可由下式計(jì)算,即發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率v,一般在以下范圍內(nèi):柴油機(jī)為0.750.9、

8、汽油機(jī)為0.700.851.充氣效率v的表達(dá)式1)進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為2)在排氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)殘余廢氣的質(zhì)量為二、影響充氣效率的因素及其分析1.充氣效率v的表達(dá)式3)充入氣缸新鮮充量的質(zhì)量為經(jīng)變換推導(dǎo)得二、影響充氣效率的因素及其分析 2.影響充氣效率的因素影響充氣效率的因素有進(jìn)氣狀態(tài)和進(jìn)氣終了狀態(tài)的氣缸壓力、溫度、殘余廢氣系數(shù)、壓縮比及配氣相位.(1)進(jìn)氣終了狀態(tài)壓力pa的影響pa對(duì)v影響較大,pa值越大,v值越大 pa=ps-papa為大氣流動(dòng)時(shí),克服進(jìn)氣系統(tǒng)阻力而引起的壓力損失,一般可寫成pa主要取決于進(jìn)氣系統(tǒng)各管道阻力系數(shù)和氣體流速v。若、v高時(shí),pa增大,使得pa下降。圖3-4

9、不同節(jié)氣門開度、不同轉(zhuǎn)速時(shí) 的進(jìn)氣終了氣體壓力圖3-5三種國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系1495Q型柴油機(jī)2CA-30型越野汽車汽油機(jī)3CA-72型小客車汽油機(jī)(1)進(jìn)氣終了狀態(tài)壓力pa的影響 1)當(dāng)節(jié)氣門位置一定時(shí),n增加,pa降低。 2)節(jié)氣門開度減小時(shí),pa降低。節(jié)氣門開度越小,pa隨n提高而下降得越快。 (2)進(jìn)氣終了溫度Ta的影響 Ta越高,充入氣缸的工質(zhì)密度越小,v越低。 (2)進(jìn)氣終了溫度Ta的影響引起Ta升高的原因有:高溫零件加熱工質(zhì);新鮮工質(zhì)與殘余廢氣混合;對(duì)汽油機(jī)來(lái)說(shuō),為了便于液體燃料蒸發(fā)、混合,常利用排氣歧管或冷卻液的熱量加熱新鮮充量,故進(jìn)氣終了溫度升高。對(duì)于柴油機(jī)而

10、言,將它的進(jìn)、排氣道和進(jìn)、排氣歧管置于氣缸蓋兩側(cè),控制進(jìn)氣預(yù)熱,適當(dāng)加大氣門重疊角,都有利于進(jìn)氣終了溫度的降低。轉(zhuǎn)速n和負(fù)荷都對(duì)Ta有影響,在負(fù)荷不變時(shí),轉(zhuǎn)速n越高,工質(zhì)被加熱的時(shí)間縮短,Ta降低。在轉(zhuǎn)速n不變時(shí),負(fù)荷加大,缸壁溫度升高,Ta提高。(3)殘余廢氣系數(shù)氣缸中殘余廢氣增加,使v降低,燃燒惡化,燃油消耗率升高,排放變差。排氣系統(tǒng)阻力大,廢氣流動(dòng)困難,使得排氣壓力提高,殘余廢氣增加,充氣效率降低。(4)配氣相位的影響配氣相位的影響主要是進(jìn)氣門遲閉角的變化,遲閉角增加,新鮮充氣量容積減小,pa卻可能增加。應(yīng)該選擇合適的配氣定時(shí),使pa具有最大值。(5)壓縮比的影響提高壓縮比,使氣缸余隙減

11、小,殘余廢氣量減少,從而提高v。結(jié)論進(jìn)氣終了壓力提高，充氣效率提高。進(jìn)氣終了溫度提高，充氣效率下降。排氣終了壓力提高，充氣效率下降。排氣終了溫度變化對(duì)充氣效率影響不大。 大氣壓力降低、大氣溫度升高，充氣效率提高。 壓縮比提高，充氣效率提高。配氣相位：進(jìn)、排氣遲后角過(guò)大或過(guò)小，充氣效率降低。 第三節(jié)提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失二、減小對(duì)新鮮充量的加熱三、減小排氣系統(tǒng)的阻力四、合理地選擇配氣相位提高充量系數(shù)措施降低進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力降低排氣系統(tǒng)流通阻力減少對(duì)進(jìn)氣充量的加熱結(jié)構(gòu)一定,即c一定合理選擇進(jìn)、排氣相位角諧振進(jìn)氣與可變進(jìn)氣支管提高發(fā)動(dòng)機(jī)充量系數(shù)的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻

12、力 1降低進(jìn)氣門處的流動(dòng)損失進(jìn)氣馬赫數(shù)：進(jìn)氣門處氣流平均速度與該處聲速之比進(jìn)氣馬赫數(shù)反映氣體流動(dòng)對(duì)充量系數(shù)的影響。 當(dāng)M超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，大約在0.5左右，充量系數(shù)急劇下降。 減小氣門流動(dòng)損失的具體措施加大進(jìn)氣門直徑選擇合適排氣門直徑增加進(jìn)氣門數(shù)目改善氣門處流體動(dòng)力性能 采取較小的S/D值(短行程)圖-6充氣效率與平均進(jìn)氣馬赫數(shù)的關(guān)系)發(fā)動(dòng)機(jī)、缸()發(fā)動(dòng)機(jī)、1缸、.()L1，L2、及S1，S2為不同進(jìn)氣門角度、面積值圖3-7氣門數(shù)對(duì)平均有效壓力的影響圖3-8S/D對(duì)v的影響減少進(jìn)氣道的阻力：氣道通路斷面應(yīng)有足夠的面積，各斷面要避免突變。進(jìn)氣道內(nèi)部過(guò)渡圓角半徑應(yīng)大一些，避免急劇轉(zhuǎn)彎等。 減少進(jìn)氣管

13、的阻力：進(jìn)氣管必須保證足夠的流通截面積，管道表面光潔，避免急轉(zhuǎn)彎及流通截面突變，以減少阻力。為保證各氣缸進(jìn)氣均勻，各缸進(jìn)氣管獨(dú)立，長(zhǎng)度盡可能一致。進(jìn)氣管的整體走勢(shì)和內(nèi)壁斷面形狀要滿足使新鮮充量在氣缸中形成渦流的要求。減少空氣濾清器的阻力：加大通過(guò)斷面，改進(jìn)濾清性能，創(chuàng)制低阻高效濾清器等。在使用中要經(jīng)常清洗濾清器，特別要避免紙芯的油污堵塞，及時(shí)更換濾芯等。2.減小整個(gè)進(jìn)氣管道的流動(dòng)阻力二、減小對(duì)新鮮充量的加熱凡能降低活塞、氣門等熱區(qū)零件的溫度和減小接觸面積的措施都有利于減小對(duì)新鮮充量的加熱。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室掃氣、油冷活塞以及柴油機(jī)進(jìn)、排氣管分別置于缸蓋兩側(cè),都是有利措施。三、減小排氣系統(tǒng)的阻力

14、減小排氣系統(tǒng)中排氣門座、排氣道、排氣管、消音器的阻力,對(duì)降低排氣壓力pr、減少殘余廢氣系數(shù)均有利。 減少排氣系統(tǒng)的阻力雖然效果不如減小進(jìn)氣系統(tǒng)阻力那么有效,但設(shè)計(jì)中仍需給予注意。四、合理選擇配氣相位1.進(jìn)氣門遲閉角進(jìn)氣門遲閉角是利用氣流的過(guò)后充氣現(xiàn)象來(lái)增加每循環(huán)氣缸充量的。一般發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中,配氣定時(shí)是不能改變的,充氣效率v在某一轉(zhuǎn)速下達(dá)到最大值。發(fā)動(dòng)機(jī)只有在這個(gè)轉(zhuǎn)速下工作,才能充分利用氣流慣性充氣。圖3-9進(jìn)氣門遲閉角對(duì)v和Pe的影響2.進(jìn)、排氣門重疊角高速非增壓柴油機(jī)進(jìn)、排氣門重疊角一般在有重疊角比無(wú)重疊角時(shí)充氣效率v高,這是由于進(jìn)氣門早開,排氣門遲閉,使進(jìn)氣初期和排氣后期的節(jié)流損失減

15、小的緣故。2060范圍內(nèi)。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門重疊角大,可達(dá)1101403.排氣提前角合理的排氣提前角,應(yīng)當(dāng)在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。4.配氣相位的選擇配氣相位是否合理應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性來(lái)決定,主要從以下幾個(gè)方面綜合評(píng)定:1)充氣效率高,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。2)必要的燃燒室掃氣,以保證降低高溫零件的熱負(fù)荷,使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠。3)合適的排氣溫度。4)良好的充氣效率特性v=f(n),以適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性的要求。5)較小的換氣損失,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。第四節(jié)可變配氣機(jī)構(gòu)與可變進(jìn)氣管一、可變配氣機(jī)構(gòu)二、可變進(jìn)氣管第四節(jié)可變配氣機(jī)構(gòu)與可變進(jìn)氣管為了獲得最大

16、的充氣效率,減少泵氣損失,較理想的進(jìn)氣系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求:1)發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)采用較小的氣門重疊角和較小的氣門升程,防止缸內(nèi)新鮮充量倒流入進(jìn)氣系統(tǒng),以增加低速轉(zhuǎn)矩并提高經(jīng)濟(jì)性。2)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)具有較大的氣門升程和進(jìn)氣門遲閉角,以減小進(jìn)氣阻力,充分利用過(guò)后充氣提高充氣效率,滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)動(dòng)力性的要求。3)為配合以上變化,進(jìn)氣門的進(jìn)氣持續(xù)角也需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)不同工況下最佳的氣門定時(shí),將泵氣損失降到最低。一、可變配氣機(jī)構(gòu)1.可變配氣相位對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響圖3-10進(jìn)氣門關(guān)閉角對(duì)平均有效壓力的影響35(CA) 基準(zhǔn)相位50(CA) 圖3-112L發(fā)動(dòng)機(jī)等值相對(duì)燃油消耗率b曲線200

17、0r/min低負(fù)荷2000r/min中負(fù)荷一、可變配氣機(jī)構(gòu)1.可變配氣相位對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響通過(guò)改變配氣相位,可改變發(fā)動(dòng)機(jī)的低速轉(zhuǎn)矩,即可使用較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,相應(yīng)地摩擦損失降低,發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性得到進(jìn)一步提高。采用可變配氣相位機(jī)構(gòu)后,發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門關(guān)閉角在低速時(shí)自動(dòng)減小,可消除上述現(xiàn)象,改善低速和怠速性能。2.可變配氣相位機(jī)構(gòu)圖3-12MIVEC機(jī)構(gòu)2.可變配氣相位機(jī)構(gòu)三菱公司開發(fā)的可變配氣相位機(jī)構(gòu),稱為“MIVEC”機(jī)構(gòu)它安裝在雙頂置凸輪軸、每缸4氣門的缸蓋上,并具有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECU)自動(dòng)進(jìn)行選擇高速、低速和可變排量三種工作方式。它由具有低速型面和高速型面的2個(gè)不同

18、的凸輪、2個(gè)帶滾子式挺桿的搖臂、1個(gè)操縱氣門的帶軸的T形桿和裝在該軸內(nèi)的2個(gè)液壓活塞組成。二、可變進(jìn)氣管圖3-13可變進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理1轉(zhuǎn)換閥2短共振管3長(zhǎng)共振管4雙節(jié)氣門5慣性增壓日本馬自達(dá)公司的可變進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng)二、可變進(jìn)氣管它是利用由諧振箱容積、諧振管的長(zhǎng)度與直徑所決定的共振頻率來(lái)控制的。當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸工作頻率一致時(shí),在諧振箱產(chǎn)生共振或諧振,使壓力達(dá)到最大值,恰好這時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣門,從而使進(jìn)氣充量最大,以獲得最大轉(zhuǎn)矩。二、可變進(jìn)氣管圖3-14可變諧振系統(tǒng)模型a)高速b)低速二、可變進(jìn)氣管高速時(shí),轉(zhuǎn)換閥開啟,空氣首先進(jìn)入總氣室A,經(jīng)過(guò)諧振管而到達(dá)B、C室,然后經(jīng)過(guò)各缸支管到各缸。

19、因轉(zhuǎn)換閥開啟,B、C兩室被連為一室(見圖3-14a),這時(shí)B、C室受到6個(gè)氣缸的共同作用,壓力基本保持不變而相當(dāng)于穩(wěn)壓箱,進(jìn)氣脈動(dòng)僅發(fā)生在與氣缸相連的進(jìn)氣支管中。由于進(jìn)氣支管較短,共振轉(zhuǎn)速較高,可以改善高速充氣(JF型發(fā)動(dòng)機(jī)為35004000r/min)。低速工作時(shí),轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉,諧振室B、C被隔為兩個(gè)室這時(shí)B室(或C室)分別僅由3個(gè)氣缸加振,而A室則分別由B室和C室邊6個(gè)氣缸共同加振,故A室壓力保持基本不變,諧振管路增長(zhǎng),共振轉(zhuǎn)速移向低速(JF型發(fā)動(dòng)機(jī)為20002500r/min),從而改善了低、中速轉(zhuǎn)矩。第五節(jié)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程一、換氣過(guò)程和示功圖二、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)的基本類型三、換

20、氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)四、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)主要換氣系數(shù)的選擇一、換氣過(guò)程和示功圖(1)曲軸箱掃氣用曲軸箱掃氣在活塞下行時(shí)，其反面壓縮新鮮充量，起掃氣泵的作用，掃氣壓力可達(dá)。(2)采用單獨(dú)的掃氣泵這種方法大多數(shù)采用轉(zhuǎn)子泵或離心泵，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。(3)利用廢氣渦輪增壓這種方式的掃氣壓力為，甚至更高些。圖3-15二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的示功圖一、換氣過(guò)程和示功圖從排氣口開啟到關(guān)閉整個(gè)時(shí)期,活塞不做功,這部分氣缸容積也不能容納新鮮充量,稱為損失容積V0。一、換氣過(guò)程和示功圖二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程的區(qū)別在于:1)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程經(jīng)歷130150(CA),僅為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程時(shí)間的1/3左右。換氣時(shí)間

21、短,換氣質(zhì)量差,新鮮充量損失多,新鮮充量與廢氣摻混多,殘余廢氣系數(shù)大。2)掃氣消耗功大。雖然二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)泵氣損失,但消耗的空氣多,掃氣泵耗功大,使得其指示熱效率低,因此燃油消耗率高。3)二沖程汽油機(jī)的HC排放高。這是因?yàn)槎_程發(fā)動(dòng)機(jī)在掃氣期間有較多新鮮充量直接流出氣缸的緣故。二、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)的基本類型(1)橫流掃氣如圖-6所示，這種類型的掃氣口和排氣口布置在氣缸圓周的兩對(duì)面。(2)回流掃氣如圖-7所示，此類型的掃氣口與排氣口位于氣缸同側(cè)。(3)直流掃氣如圖-8所示，這種氣口氣門的換氣方式，其特點(diǎn)是掃氣氣流沿氣缸軸線運(yùn)動(dòng)，換氣品質(zhì)最好。圖3-16橫流掃氣圖3-17回流掃氣圖3-18直流

22、掃氣三、換氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)掃氣效率 換氣后留在氣缸內(nèi)新鮮充量之質(zhì)量換氣后留在氣缸內(nèi)氣體總質(zhì)量 是衡量掃氣效果優(yōu)劣的主要指標(biāo)。越大，掃氣效果越好，極限情況是，此時(shí)，意味著完全掃氣，沒(méi)有殘余廢氣。三、換氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)掃氣效率過(guò)量掃氣系數(shù)0圖3-19各種掃氣形成的掃氣效率1完全掃氣2直流掃氣3回流掃氣4橫流掃氣四、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)主要換氣系數(shù)的選擇1.掃氣空氣壓力提高掃氣壓力，會(huì)提高壓縮始點(diǎn)壓力，平均指示壓力也會(huì)增加。同時(shí)，可以降低掃氣口的高度，減少行程損失。在直流掃氣方案中存在一個(gè)最佳值。不同類型柴油機(jī)的大致范圍如下：大功率低速船用機(jī)為.，高轉(zhuǎn)速運(yùn)輸式或機(jī)車、船用中、高速機(jī)為.，特殊用途柴油機(jī)為2.54.0

23、，陸用、船用高速柴油機(jī)為1.53.0，汽車、拖拉機(jī)柴油機(jī)為1.32.0。2.過(guò)量掃氣系數(shù)為了不使下降太多且減輕活塞的熱負(fù)荷，不能過(guò)??；因此，應(yīng)在以下統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)選取為宜：高速輕型運(yùn)輸式發(fā)動(dòng)機(jī).25.50；大功率低速船用非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)1.51.25；機(jī)車、船用中、高速非增壓柴油機(jī)1.251.303.掃氣效率掃氣效率的取值范圍如下：直流掃氣0.850.95；回流掃氣0.80.9；曲軸箱掃氣0.0.。改善換氣效果，最有效的方法是進(jìn)行換氣實(shí)驗(yàn)，從中找出最佳的結(jié)構(gòu)方案。第六節(jié)工程應(yīng)用實(shí)例(文摘)文摘一12V160型柴油機(jī)性能改進(jìn)的試驗(yàn)研究1.問(wèn)題的提出2.曲線3.改變配氣相位4.改變配氣凸輪型線5.多缸機(jī)試

24、驗(yàn)1.問(wèn)題的提出圖3-20單缸機(jī)性能改進(jìn)前vn曲線2.曲線曲線是在一臺(tái)，的單缸試驗(yàn)機(jī)上，采用圓柱噴嘴作為節(jié)流元件，單缸機(jī)通過(guò)彈性連軸器與的電力測(cè)功器連接，用冷拖法測(cè)定的。配氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)為：氣缸蓋上采用四氣門結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣道為無(wú)渦流的并聯(lián)直氣道，進(jìn)排氣凸輪型線均由三圓弧組成，升程為。3.改變配氣相位1)不改變排氣凸輪相位，用電力測(cè)功器冷拖單缸試驗(yàn)機(jī)，測(cè)得三種不同進(jìn)氣相位時(shí)的曲線，如圖-所示。2)測(cè)定熱車倒拖時(shí)曲線。3)在單缸試驗(yàn)機(jī)上，保持柴油機(jī)的負(fù)荷和進(jìn)氣相位在上述試驗(yàn)數(shù)值的條件下，測(cè)定排氣相位對(duì)之影響。4)兩種進(jìn)氣相位下的負(fù)荷特性對(duì)比試驗(yàn)。圖3-21排氣相位不變時(shí),冷拖vn曲線圖3-22冷拖

25、與熱拖vn曲線進(jìn) 氣 相 位指示功率Pi/kW指示比油耗bi/g/(kWh)充氣效率v(%)開:上止點(diǎn)前18(CA)66.721176.7關(guān):下止點(diǎn)后42(CA)開:上止點(diǎn)前10(CA)70.119679.8關(guān):下止點(diǎn)后50(CA)表3-1進(jìn)氣門開關(guān)時(shí)間對(duì)柴油機(jī)性能的影響圖3-23多項(xiàng)動(dòng)力凸輪與圓弧凸輪的充量系數(shù)圖3-24C型凸輪與圓弧凸輪 2000r/min負(fù)荷特性曲線圖3-25性能改進(jìn)前后的12V160型柴 油機(jī)外特性曲線4.改變配氣凸輪型線 前面的試驗(yàn)說(shuō)明，進(jìn)氣門適當(dāng)?shù)脑玳_和晚關(guān)可以提高，但是尚未滿足改進(jìn)的要求，為此還必須從改變凸輪設(shè)計(jì)型線來(lái)進(jìn)一步提高。根據(jù)工作段包角和升程、緩沖段的包角和升程以及氣門落座速度，設(shè)計(jì)了A、B、C、D四種多項(xiàng)動(dòng)力凸輪。5.多缸機(jī)試驗(yàn)將單缸機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果移植到12缸機(jī)上,同樣取得了滿意的結(jié)果(見圖3-25),標(biāo)定功率從478kW大幅度提高到551.5kW,平均有效壓力從647kPa提高到746kPa。改進(jìn)后的12V160型柴油機(jī)在551.5kW/2000r/min的標(biāo)定工況下be為213g/(kWh),排氣溫度為889K,煙度為2.7波許單位,外特性曲線