汽車發(fā)動機(jī)原理5609434854

27三月2024汽車發(fā)動機(jī)原理5609434854第一節(jié)四行程發(fā)動機(jī)的換氣過程一、換氣過程分五個階段：1、自由排氣階段2、強(qiáng)制排氣階段3、進(jìn)排氣重疊階段4、進(jìn)氣階段5、慣性進(jìn)氣階段發(fā)動機(jī)的換氣過程是排氣過程和進(jìn)氣過程的通稱;包括從排氣門開啟直到進(jìn)氣門關(guān)閉的整個時期;約占410～480°曲軸轉(zhuǎn)角。換氣過程的任務(wù)：

將缸內(nèi)空氣排出干凈,并充入盡量多的新鮮充量。換氣過程進(jìn)行的完善程度是提高發(fā)動機(jī)動力性的重要因素。2圖3-1氣缸內(nèi)壓力和排氣管內(nèi)壓力以及進(jìn)、排氣流通截面積隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系3自由排氣階段：

從排氣門打開到氣缸壓力接近于排氣管壓力的這個時期,稱為自由排氣階段。缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比大于臨界值，排氣流動出于超臨界狀態(tài)，廢氣以當(dāng)?shù)匾羲賏排出，流量與排氣管壓力無關(guān)。

臨界值:(２/(K+1))(K/(K-1)),a=(KRT)1/2(m/s)

（當(dāng)T=700~1100K時。A可達(dá)500~700m/s)。廢氣的６０％～７０％排出排氣門提前開，一般排氣提前角設(shè)計(jì)為30-80CA曲軸轉(zhuǎn)角。高速機(jī)中，應(yīng)加大排氣提前角。如CA6102，n＝3300r/min，排氣提前角42；

切諾基,n＝5600r/min，排氣提前角56

4強(qiáng)制排氣階段：

氣缸內(nèi)壓力下降到接近排氣管內(nèi)壓力時（下止點(diǎn)后10~30CA），壓力差很小，廢氣需依靠活塞上行被強(qiáng)制推出。

此階段在整個排氣過程中持續(xù)的時間最長，但排出的廢氣量少于自由排氣階段排出的廢氣量。5進(jìn)排氣重疊階段：

由于排氣門遲后關(guān)閉，進(jìn)氣門提前開啟，因此存在進(jìn)排氣門同時打開的現(xiàn)象，稱為氣門疊開，也稱掃氣階段，清除殘余廢氣，增加進(jìn)氣。

排氣滯后角一般為10～35°CA，進(jìn)氣提前角一般為10～40°CA。

非增壓進(jìn)排氣門重疊角一般為20-60°，增壓柴油機(jī)，因其進(jìn)氣壓力高，故需較大的氣門重疊角，一般為80-160°。6進(jìn)氣階段：

排氣門關(guān)閉后，活塞繼續(xù)下行，新鮮氣體被吸入氣缸。

由于進(jìn)氣系統(tǒng)有一定的阻力，因此進(jìn)氣階段氣缸內(nèi)的壓力低于大氣壓力。

新鮮氣體在進(jìn)氣管中，受到排氣管的加熱（汽油機(jī)中），流入氣缸內(nèi)的氣體受到缸內(nèi)殘余廢氣的加熱，其溫度高于大氣溫度。7慣性進(jìn)氣階段：

利用氣流的慣性進(jìn)氣，進(jìn)氣門滯后關(guān)。轉(zhuǎn)速越高，活塞平均速度和進(jìn)氣流速越大，進(jìn)氣氣流動能越大，故高速內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣滯后角較大。從活塞行至下止點(diǎn)到進(jìn)氣門完全關(guān)閉時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為進(jìn)氣滯后角，一般為40～70°CA.8二、換氣損失排氣損失圖3-2四行程發(fā)動機(jī)的換氣損失w:膨脹損失；x:推出損失；進(jìn)氣損失y:進(jìn)氣損失；換氣損失：x+y+w泵氣損失：x+y-u91、排氣損失

由于排氣門提前開啟，造成循環(huán)功的損失w（膨脹損失或自由排氣損失）；和活塞將廢氣推出的損失x（推出損失或強(qiáng)制排氣損失）。2、進(jìn)氣損失

由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力,造成循環(huán)功的損失。

實(shí)際示功圖中,把圖3-2中的（x+y-u）部分稱為泵氣損失,歸入機(jī)械損失中；而把圖3-2中的w、u部分歸到指示效率中考慮。10

隨著排氣提前角的增大,膨脹損失增加,推出損失減小。圖3-3四行程發(fā)動機(jī)的換氣損失a--提前角適當(dāng)；b--提前角過大；c--提前角過??；d--排氣阻力過大。適當(dāng)?shù)呐艢馓崆敖菓?yīng)使兩者之和最小，即W+X最小。11第二節(jié)充氣效率(充氣系數(shù))一、掃氣效率ηsc

指封存在氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量ma與封存在氣缸內(nèi)的總氣體質(zhì)量(ma+mr)之比ηsc=ma/(ma+mr)=1/(1+r)(ηsc大則殘余廢氣少)

mr—?dú)堄鄰U氣質(zhì)量；r=mr/ma殘余廢氣系數(shù)

二、容積效率ηv

指封存在氣缸內(nèi)的總氣體質(zhì)量與在進(jìn)氣狀態(tài)下（Ps、Ts）封存在氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量m’之比ηv=(ma+mr)/m’對非增壓發(fā)動機(jī)，進(jìn)氣狀態(tài)指空氣濾清器后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。對增壓發(fā)動機(jī)，指壓氣機(jī)后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。12三、充氣效率ηCH指封存在氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量（混合氣）ma與在進(jìn)氣狀態(tài)下（Ps、Ts）封存在氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量（混合氣）m’之比ηCH=ma/m’=Vs/VhηCH=ηSCηV

(由于進(jìn)氣阻力、氣缸壓力和溫度的影響，ηCH<1：汽o.7~0.85;柴0.75~0.9)四、掃氣比

k在進(jìn)氣狀態(tài)下（Ps、Ts）,供入氣缸的空氣質(zhì)量ms與在進(jìn)氣狀態(tài)下（Ps、Ts）封存在氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量m’之比

k=ms/m’五、掃氣系數(shù)

S在進(jìn)氣狀態(tài)下（Ps、Ts）,供入氣缸的空氣質(zhì)量ms與封存在氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量ma之比。

S=ms/ma

13第三節(jié)影響充氣量的因素1、使用因素

（1）轉(zhuǎn)速nn

進(jìn)氣流速流動阻力

Pa

ηCH

圖3-4不同節(jié)氣門開度、不同轉(zhuǎn)速時的進(jìn)氣壓力n過低,慣性進(jìn)氣

ηCH

。

一定的進(jìn)氣系統(tǒng)，一定負(fù)荷下，有一個轉(zhuǎn)速對應(yīng)的充量系數(shù)最大。(圖3-5)14（2）負(fù)荷

汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)，負(fù)荷

，節(jié)氣門開度

，進(jìn)氣阻力

，進(jìn)氣終了壓Pa

ηCH

。

圖3-7汽油機(jī)的充量系數(shù)隨負(fù)荷的變化關(guān)系

1-全負(fù)荷2、3、4、5、部分負(fù)荷柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于質(zhì)調(diào)節(jié)，負(fù)荷的變化對充氣系數(shù)無明顯的影響。15（3）大氣狀態(tài)

大氣壓力P0：P0

Pa

，但Pa/P0基本不變，故ηCH不變。

大氣溫度To：To變化，Ta也變化，To/Ta基本不變，故ηCH不變但P0↓(To↑)=>ρ0↓=>ma↓=>發(fā)動機(jī)功率

。16

(1)進(jìn)氣系統(tǒng)

一般包括進(jìn)氣門、進(jìn)氣管、空濾器、化油器、進(jìn)氣道等部件。要盡量減少各部件的流動阻力，以增大進(jìn)氣終了的壓力，提高充量系數(shù)。試驗(yàn)證明，增大進(jìn)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(jì)成進(jìn)氣門直徑大于排氣門直徑，氣門頂部的形狀呈流線型。（2）壓縮比

↑，Vc↓，r↓，ηCH↑。2、結(jié)構(gòu)因素17（3）配氣相位配氣相位是進(jìn)排氣門啟閉角與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。配氣相位中，進(jìn)氣滯后角對ηCH的影響最大。改變進(jìn)氣滯后角可以改變ηCH隨轉(zhuǎn)速變化的趨向，用以調(diào)整發(fā)動機(jī)的扭矩和有效功率。（圖3-8）

高速發(fā)動機(jī)進(jìn)氣滯后角較大，以提高高速下的充量系數(shù)。配氣相位是靠選定的凸輪型線來進(jìn)行控制的。18四、提高充氣系數(shù)的措施1、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力Pa↑ηCH↑（1）減小空濾器的阻力設(shè)計(jì)低阻高效，使用保養(yǎng)清潔。（2）減小化油器的阻力化油器喉管的阻力，取消化油器，采用汽油噴射（3）減小進(jìn)氣管、道的阻力汽油機(jī)歧管矩形斷面小流速快汽化好阻力大柴油機(jī)歧管圓形斷面大流速慢汽化差阻力小設(shè)計(jì)合理選擇斷面，彎少避免突變。使用清除積炭、安裝正確、保持暢通。（4）減小進(jìn)氣門的阻力①增大進(jìn)氣門直徑②增加進(jìn)氣門數(shù)目③增加進(jìn)氣門升程④改善氣門頭與桿的過渡形狀192、減小排氣系統(tǒng)的阻力使用清除積炭、安裝正確、保持暢通。3、合理進(jìn)氣予熱

柴油機(jī)進(jìn)、排氣管分兩側(cè)布置4、合理配氣相位——進(jìn)氣遲閉角5、可變進(jìn)氣系統(tǒng)可變配氣相位低速，進(jìn)氣滯后角小防止新氣倒流高速，進(jìn)氣滯后角