第二章 發(fā)動機的換氣過程

第二章發(fā)動機的換氣過程第一節(jié)四行程發(fā)動機的換氣過程一.換氣過程

換氣過程是從排氣閥開啟直到進氣閥關(guān)閉的整個時期。這個過程大約是380℃-450℃曲軸轉(zhuǎn)角。自由排氣階段強制排氣階段進氣階段換氣過程可分為三個階段1.自由排氣階段從排氣門打開到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力的這段時期。分為：⑴超臨界狀態(tài)

⑵亞臨界狀態(tài)排氣閥剛開始開啟時，氣缸內(nèi)的壓力大大超過排氣管內(nèi)壓力，氣缸內(nèi)的壓力是排氣管內(nèi)的兩倍以上。P/P大于臨界值（P/P=1.9）。這時排氣的流動處于超臨界狀態(tài)，氣體此時是音速流過氣門的。隨著活塞的推移，缸內(nèi)的壓力迅速下降，當缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比為1.9以下時，即P/P0<1.9時，排氣的流動進入亞臨界狀態(tài)。

在強制排氣階段中，廢氣是由上行活塞強制推出。2.強制排氣階段為什么要在活塞到達下止點前就打開排氣閥？從排氣閥打開到下止點為止，這段曲軸轉(zhuǎn)角稱為排氣提前角。從上止點到排氣閥關(guān)閉終了這段曲軸轉(zhuǎn)角為排氣遲閉角。為什么排氣閥是在活塞過了上止點后才關(guān)閉？從下止點到進氣閥終了這段曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣遲閉角。從進氣門打開到上止點為止，這段曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣提前角。進氣閥必須在上止點前開始打開？進氣閥關(guān)閉時也必須在下止點后才關(guān)閉？3.進氣階段進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量。進氣門晚關(guān)：延長了進氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進氣量。排氣門早開：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。排氣門晚關(guān)：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。排氣門晚關(guān)進氣門早開氣門重疊氣門重疊會產(chǎn)生串氣嗎？不會流動慣性時間極短進氣流有助于更好地排氣二.換氣損失換氣損失???íì?íìxyw進氣損失強制排氣損失自由排氣損失排氣損失⑴e`（排氣門太早開啟）膨脹功損失：面積e`bb`太大，且不可能由排氣所消耗的絕對功的減少來補償。可見：如果排氣提前角↑，則w↑，y↓

排氣提前角↓，則w↓，y↑

所以：最有利的排氣提前角，必須是使（w+y）最小。⑵e``（排氣門太晚開啟）膨脹功損失：面積e``bb``較小，但在b``r``期間排出廢氣所需要的功較多。如何使排氣損失最小?e’e”第二節(jié)四行程發(fā)動機的充氣效率一、充氣效率用流量計測量由Vh計算1.定義2.實驗測定3.分析式引入殘余廢氣系數(shù)γ,則:

令將代入考慮進、排氣門遲閉角的影響得到無疑pa增加,ηv增加

pa=ps-△p

①負荷不變，轉(zhuǎn)速變化時

②轉(zhuǎn)速不變,負荷變化時

a.柴油機

b.汽油機

轉(zhuǎn)速↑,則△p↑↑,從而pa↓，ηv↓△p基本不變,從而pa基本不變，ηv基本不變負荷↑,則△p↓,從而pa↑，ηv↑二、影響充氣效率的因素1．進氣終了壓力pa

Ta值愈高，充入汽缸的工質(zhì)密度愈小，ηv降低。3．殘余廢氣系數(shù)γ氣缸殘余廢氣量多，ηv下降，殘余廢氣量多，則燃燒惡化，內(nèi)燃機經(jīng)濟性下降，排出有害物及碳煙增加。2．進氣終了溫度Ta由于進氣門遲閉，進氣終了壓力因氣流慣性作用而增加,即pa↑，所以充氣效率ηv↑4.配氣定時

ε增加,Vc↓，廢氣↓，ηv↑增壓，壓力↑，進氣↑，pa↑，充氣效率ηv↑5.壓縮比ε6.進氣(或大氣)狀態(tài)1．進氣馬赫數(shù)Ma進氣馬赫數(shù)Ma：進氣門處的氣流平均速度Vm與該處音速a之比。

第三節(jié)提高充氣效率的措施

——減少進氣系統(tǒng)的阻力一．進氣門處的流動損失

2．增加進氣門直徑和氣門數(shù)目

3．適當增加氣門升程4．減少氣門處的流動損失2．增加進氣門直徑和氣門數(shù)目3．適當增加氣門升程4．減少氣門處的流動損失二．進氣道和進氣管阻力三．空氣濾清器的阻力在進、排氣門開關(guān)的四個配氣相位角中，進氣門遲閉角的改變，對充氣效率影響最大。第四節(jié)提高充氣效率的措施

——合理選擇配氣定時一、配氣相位的選擇二、可變配氣相位控制系統(tǒng)1、可變凸輪機構(gòu)凸輪相位可變寶馬公司的雙凸輪軸可變氣門正時系統(tǒng)2．可變氣門定時進氣持續(xù)期可變第五節(jié)提高充氣效率的措施

——利用進氣管的動態(tài)效應(yīng)進氣管的動態(tài)效應(yīng)慣性效應(yīng)波動效應(yīng)在超音速氣流中，存在兩個基本物理現(xiàn)象，一是膨脹波，另一個是激波。膨脹波是使氣流發(fā)生膨脹的擾動波，而激波是以一定強度使氣流發(fā)生突然壓縮的波。一．進氣管的慣性效應(yīng)定義：進氣管內(nèi)的壓力波對本循環(huán)的進氣過程有直接影響。這種影響稱慣性效應(yīng)。邊界條件：

①當波傳到固壁端，反射回來的是同類波。

②當波傳到開口端，且管外壓力不變，反射回來的是異類波。動畫二．進氣管的波動效應(yīng)

定義：進氣管內(nèi)殘存的壓力波對下一循環(huán)進氣過程的影響叫做波動效應(yīng)。動畫慣性效應(yīng)由于是在同一循環(huán)中，所以衰減小，振幅大，對ηv的影響更大，而波動效應(yīng)是經(jīng)過多次反射后的波，所以衰減大，振幅小，對ηv的影響相對較小，所以慣性效應(yīng)是主要的。進氣持續(xù)角為θ，進氣持續(xù)時