第二章發(fā)動機的換氣過程

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程第二章發(fā)動機的換氣過程要使發(fā)動機作功多，扭矩大，功率大，需要燃料在氣缸內(nèi)燃燒時放熱多，這主要取決于進入氣缸中空氣量的多少。因此，要求進氣盡可能充分，排氣盡可能干凈。內(nèi)燃機中的流動均是不穩(wěn)定流，而且進、排氣管中發(fā)生的壓力波有時可能促進進、排氣作用，有時可能妨礙進、排氣作用，因此，理論分析很困難。本章將根據(jù)試驗結果，結合理論分析，研究內(nèi)燃機的換氣過程，分析影響發(fā)動機充氣效率的因素，從而設法盡可能提高發(fā)動機的充氣量。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程§1-1四沖程內(nèi)燃機的換氣過程

換氣過程—排氣過程開啟至進氣門關閉，約占410oC~480oC曲軸轉角。包括自由排氣、強制排氣、進氣和氣門疊開四個階段。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

一、自由排氣階段：

自由排氣階段—排氣門打開至氣缸壓力接近排氣管壓力的這段時期。為什么排氣門必須在下止點前提前開啟一定角度？排氣門開啟初期，活塞移動速度緩慢，排氣門開啟流通截面積只能緩慢增加，如果排氣門恰好在下止點開啟，氣缸內(nèi)壓力下降緩慢，活塞上行時壓縮負功較大，增大排氣過程的消耗功率，因此，排氣門必須提前開啟。通常，排氣門提前開啟角度約30~80oCA。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

在排氣門提前開啟時，氣缸內(nèi)壓力p約為0.2～0.5MPa，與排氣管內(nèi)壓力Pr之比大于臨界值1.9，排氣的流動處于超臨界狀態(tài)，廢氣以當?shù)芈曀賑（m/s）流過排氣門，廢氣流量與氣體壓差無關，僅取決于氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)和氣門開啟有效截面積。（當時，屬于超臨界流動）。當排氣溫度為700~1100K時，聲速c可達500~700（m/s）。（）當廢氣流向排氣管時，管內(nèi)壓力Pr急劇上升，產(chǎn)生了正壓力波，到了管端口后又變成負壓力波反射回排氣門。當時，屬于亞臨界流動。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

在亞臨界排氣階段，廢氣流量決定于氣缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的壓力差。某一時刻，氣缸內(nèi)和排氣管內(nèi)的壓力接近，則自由排氣階段結束。自由排氣階段一般在下止點后10～30oCA才結束。（自由排氣階段=超臨界流動階段+部分亞臨界流動階段）

這一階段雖然只占總排氣時間的1/3左右，且氣閥開啟流通面積也較小，但因流速很高，排出的廢氣量可達60％以上。在超臨界時期常伴有刺耳的噪聲，是發(fā)動機排氣噪聲的主要來源。

認為自由排氣階段內(nèi)廢氣流量與氣體壓差無關，僅取決于氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)和氣門開啟有效截面積。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

在此階段缸內(nèi)氣體的狀態(tài)由活塞的運動速度與位置、氣門有效流通截面的變化規(guī)律以及排氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)等共同決定。排氣遲閉的原因：為減少排氣所消耗的功與缸內(nèi)的殘余廢氣量，充分利用氣流的慣性效應，實現(xiàn)后排氣，排氣門需要推遲關閉。但過大的排氣遲閉會導致廢氣倒流。當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閉時刻.

排氣門遲閉角為4=10～70°CA。

二、強制排氣階段：

定義：自由排氣結束后，氣缸內(nèi)的廢氣隨活塞上行被強制排出，直到排氣門關閉。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

三、進氣過程：從進氣門開啟到關閉，內(nèi)燃機吸入的新鮮充量的整個過程。

進氣門一般在上止點前提前一定曲軸轉角開啟，以保證活塞下行時有足夠大的開啟面積，減少進氣節(jié)流損失。進氣門提前角一般為0～40oCA。1.進氣提前：

進氣真正開始時刻，要待氣缸內(nèi)殘余廢氣膨脹至低于進氣管內(nèi)進氣壓力才開始。由于該時進氣管內(nèi)氣體加速需要壓力差，進氣門開啟截面積又小，因此新鮮充量不能及時吸入氣缸。進氣門提前開啟就是為了減少節(jié)流損失，增加氣缸內(nèi)充氣量。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

為了利用吸氣過程中產(chǎn)生的高速氣流的慣性，進氣門必須在下止點后適當曲軸轉角才完全關閉，實現(xiàn)過后充氣，以增加氣缸內(nèi)充氣量。進氣遲閉角一般為下止點后20-60oCA。2、進氣遲閉2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

特點：1.進氣管、氣缸、排氣管三者相通，有利于掃氣增加。

2.新鮮沖量的冷卻有利于降低缸內(nèi)溫度。

四、氣門疊開和燃燒室掃氣過程

由于排氣門的遲后關閉和進氣門的提前開啟，在進、排氣上止點附近，存在進、排氣門同時開著的現(xiàn)象，稱之為氣門疊開。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程氣門疊開角的確定：

由于氣流慣性，進氣管、排氣管雖然相通，在氣門疊開角適當時不應出現(xiàn)廢氣倒流現(xiàn)象。1、汽油機氣門疊開角較小，因為發(fā)動機怠速工況時節(jié)氣門開度最小，進氣節(jié)流損失最大，進氣管內(nèi)真空度最高，容易造成排氣管內(nèi)廢氣倒流現(xiàn)象。2、非增壓柴油機進排氣壓力相當，允許采用較大的氣門疊開角，增強掃氣效果，提高充量質(zhì)量，提高性能。氣門疊開角一般為20～60oCA。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

疊開角過大的問題：

a.會使氣門與活塞發(fā)生干涉，活塞上的氣門避讓坑相應地要加深，直接影響燃燒室氣體運動的合理組織以及壓縮比的大小。

b.過多的掃氣空氣也會加重渦輪增壓器的負擔。

c.增壓汽油機，新鮮充量中含有燃料，利用新鮮充量進行掃氣將導致燃料的損失以及未燃碳氫排放物的增加，故疊開角仍較小。3、在增壓柴油機中，由于進氣壓力始終高于排氣管內(nèi)壓力，新鮮充量可以經(jīng)燃燒室后流入排氣管中，以達到掃氣的目的，不僅有助于降低受熱零件表面溫度，提高其可靠性，降低增壓器渦輪的進口溫度。因此，增壓柴油機氣門疊開角可以較大，一般為80～140oCA。

4、機械增壓柴油機:由于進、排氣壓差大，且過多的掃氣會加重壓氣機的負擔而使機械效率降低，故其疊開角一般取較小值；2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程五、四沖程內(nèi)燃機換氣損失定義:理論循環(huán)換氣功與實際循環(huán)換氣功之差。換氣損失＝進氣損失+排氣損失2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

排氣門開啟到吸氣行程開始缸內(nèi)壓力達到或接近進氣管壓力之前，在此階段所損失的功稱為排氣損失1、排氣損失2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

發(fā)動機轉速不變時，排氣提前角較小時，內(nèi)燃機的膨脹損失小，但活塞的推出功損失將會增加。

轉速增高時，w的增加幅度遠遠小于x的增加幅度，而兩者之和在總體上呈現(xiàn)增加的趨勢。

減小排氣系統(tǒng)阻力及排氣門處的流動損失，是降低排氣損失的主要方法—主要是排氣消聲器、排氣道、排氣門的結構設計。前者是主要影響因素。試驗結果表明，因排氣消聲器引起的排氣背壓每升高3.39kPa，增壓柴油機油耗平均增加0.5%，非增壓柴油機平均增加1%，2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2、進氣損失

減少阻力損失主要從改進進氣道結構設計著手，對柴油機而言，要求在一定的進氣終了空氣渦流強度條件下，盡可能提高流量系數(shù)。進氣流動阻力造成的損失。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程定義：每循環(huán)實際進入氣缸的新鮮充量m1與以進氣管內(nèi)狀態(tài)充滿氣缸的工作容積的理論充量msh之比。設殘余廢氣系數(shù)為r，則殘余廢氣質(zhì)量為rm1，進氣后缸內(nèi)質(zhì)量。

§2-2四行程發(fā)動機的充氣效率一、充量系數(shù)v愈高，代表每循環(huán)進入一定氣缸容積的新鮮工質(zhì)量多，則發(fā)動機功率和扭矩可增加，動力性好。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程二、影響充量系數(shù)各種因素（1）進氣阻力

對的影響最大。進氣系統(tǒng)的沿程阻力和局部阻力均會使增大。（一）進氣終了壓力

（2）轉速

（3）負荷2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程（二）進氣終了溫度

（2）負荷

（1）轉速

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程（三）排氣終了壓力

（四）排氣終了溫度Tr

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程（六）配氣定時

合理的配氣定時也可增加充氣效率

（七）進氣狀態(tài)

進氣或大氣壓力高，pa也隨之增加，新鮮工質(zhì)密度增加，進氣量也增多。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程1）降低進氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進氣終了時的壓力Pa。

三、提高充量系數(shù)的措施：4）降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，以減小缸內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)r

。3）減少高溫零件對新鮮充量的加熱，以降低進氣終了時的充量溫度Ta。2）合理的配氣正時和氣門升程規(guī)律，在減小mr的同時，即增加pa，減小φr2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程§2-3減少進氣系統(tǒng)的阻力一、進氣門—與氣門直徑、氣門錐角、氣門最大升程、凸輪至氣門的傳動機構、凸輪型線等結構設計、尺寸參數(shù)有關。1、進氣門瞬時開啟流通截面積fd—氣門室直徑；lv—氣門瞬時升程;—氣門錐角2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2、時面值在時間微元dt內(nèi)通過氣門的氣體流量為dm=vmfdt。整個氣門開啟時間內(nèi)的氣體流量為m=Vmfdt式中的fdt稱為氣門的時面值，氣門的通過能力與氣門的時面值有關。式中的Vm是進氣門處氣體的平均流速2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程式中的fd稱為氣門的角面值。氣門機構的結構設計、配氣相位一定時，氣門的角面值就一定，與發(fā)動機轉速變化無關。但氣門的時面值與發(fā)動機轉速成反比。當發(fā)動機轉速升高時，氣門的時面值下降，充氣效率v降低。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程3、進氣馬赫數(shù)Ma

增大氣門的相對通過面積，提高流量系數(shù)，合理的配氣相位是限制Ma值、提高ηv、提高發(fā)動機轉速的有效辦法。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程4、氣門直徑和氣門數(shù)進氣門直徑一般比排氣門直徑大15%~20%。因為排氣流速高于進氣流速，按進、排氣流量相等原則，可以進大、排??；其次，排氣門熱負荷較進氣門嚴重，減小排氣門直徑可以減少排氣門受熱面積，降低熱負荷。多氣門優(yōu)點：1）進氣總通過斷面積增加，有利于提高充氣效率，提高發(fā)動機功率和扭矩。四氣門機構與二氣門機構相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%，尤其是改善低速、低負荷性能；2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程3）有利于形成結構緊湊的半球型燃燒室，改善燃燒；4）排氣門熱負荷低。多氣門缺點：結構復雜，傳動布置困難。2）在相同缸徑條件下，氣門頭部尺寸小，重量輕，氣門升程小，有利于高速化；2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程5、氣門升程—即氣門最大升程。氣門升程大，可增加氣門通過時面值，提高充氣效率，但氣門最大負加速度大，氣門容易發(fā)生飛脫、反跳等不正常開啟現(xiàn)象。因此，最大氣門升程與氣門閥盤直徑之比一般取0.26～0.28。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程6、減少氣門處的流動損失氣門頭部到桿身的過渡形狀、氣門與氣門座的銳邊等，都會影響氣流的剝離，從而影響流量系數(shù)。如在進氣門升程較小時，氣門周圍的氣流部分發(fā)生倒流，減少了進氣通道截面積，即減少了進氣量。這當然與進氣道的幾何形狀設計有關，如國外的進氣道出口要求機械加工倒角、要求流線型幾何形狀設計。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程二、進氣道、進氣管—保證足夠的流通截面積，避免轉彎（柴油機螺旋進氣道除外）及截面突變，提高氣道內(nèi)表面的鑄造光潔度，以減小阻力，提高ηv。

為使氣流加速，進氣道截面積是漸縮、漸擴的幾何形狀。氣門導管處最小氣道截面積的設計非常重要，它取決于氣門最大升程的選定。一般認為，在穩(wěn)流試驗臺上，超過最大氣門升程時，進氣道的設計應該保證氣體流量不再增大。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程對汽油機而言，采用直線型進氣道可最大限度減少進氣阻力。這一設計思想也體現(xiàn)在現(xiàn)代車用直噴式柴油機的進氣道設計上，主進氣道盡可能設計成直線型，而副進氣道則設計成螺旋型，以組織進氣渦流。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

為了避免或減少高溫進氣的加熱，柴油機均采用進、排氣管在氣缸蓋兩側布置的方案。對于汽油機，常采用進、排氣管同側布置方案，增壓及中冷可提高內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性和排放特性，還可提高ηv

。三、減少對進氣充量的加熱2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

四、降低排氣系統(tǒng)流動阻力：

排氣道應避免截面突變和急轉彎這有利于降低流通阻力

從缸蓋底面到排氣門座面應圓滑過渡，到最小流通截面逐漸縮小，

從氣道轉彎處到排氣道出口截面形成擴壓段，最小流通截面至出口截面面積應逐漸變大。

對于多缸脈沖渦輪增壓內(nèi)燃機，排氣管應分支，避免排氣倒流。

設計出高效低阻消聲器，也是降低排氣阻力的十分重要的一環(huán)

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程§2-4合理選擇配氣定時配氣相位角中，進氣門遲閉角的改變，對充氣效率影響最大。增大進氣遲閉角，高轉速時v最大值相當?shù)霓D速增加，有利于最大功率的提高，但對中、低速發(fā)動機性能不利；減小進氣遲閉角，能防止低速倒噴，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程合理的排氣提前角應當在保證排氣損失最小的前提下，盡量減小排氣提前角，以加大有效膨脹比，提高熱效率。當發(fā)動機轉速增加時，相應的自由排氣時間縮短，為減少排氣損失，應增加排氣提前角。進氣門早開角和排氣門遲閉角的影響體現(xiàn)在氣門疊開角上，其中，排氣門遲閉角的影響最大，隨發(fā)動機轉速的增加而加大（即氣門疊開角隨發(fā)動機轉速的增加而加大），進氣門提前角幾乎不變。汽油機氣門疊開角較小，柴油機較大；車用增壓柴油機為保證低速性能，氣門疊開角與非增壓機型幾乎一致。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程§2-5進氣管的動態(tài)效應由于間隙進、排氣，進、排氣管內(nèi)存在壓力波。可利用此壓力波來提高氣缸內(nèi)充氣效率。電控汽油噴射發(fā)動機的普及，使得進氣管的設計自由度大大增加，進氣管諧振系統(tǒng)廣泛應用在中、高檔轎車上，甚至可使充氣效率超過100%，大大提高了發(fā)動機動力性能。進氣管動態(tài)效應分為慣性效應與波動效應。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程在進氣過程后半期，壓力波合并成為正壓，并使正壓恰在進氣門關閉之前達到最大值（最佳t=ts/2），就能增加v（慣性增壓）,進氣管內(nèi)的壓力波對產(chǎn)生它的本次循環(huán)的進氣過程直接產(chǎn)生影響，這種效應叫慣性效應（如圖b）。一、進氣管的慣性效應2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程如果使向進氣門端傳播的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提高，從而提高了充氣效率。這種前一個循環(huán)殘存的壓力波，對后一個循環(huán)的進氣過程發(fā)生的影響叫波動效應。b、進氣管波動效應

汽油機的進氣管長就是利用了波動效應2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程c、轉速與管長壓力波的固有頻率式中：c—進氣管壓力波聲速Li*—進氣管等效管長當發(fā)動機轉速為n（r/min）時，進氣頻率f2為

用q來表示波動次數(shù)，則有：2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程當q=1.5、2.5…時，下一次進氣門開啟時，正好與正的壓力波重合，使v增加；當q=1、2…時，進氣頻率與壓力波固有頻率合拍，下一次氣門開啟期間正好與負的壓力波重合，使ηv減小。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程當最佳的q1或q2一定時，管長與轉速成反比，即高速機應選用短（粗）的進氣管，轉速不太高的發(fā)動機應選用長（細）的進氣管。

換句話說：長進氣管對應的在低速時有最大充氣效率ηv，短進氣管對應在高速時有最大ηv下的轉速。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程結論：1）排氣管的長度、粗細、配氣相位對v的影響趨勢與進氣管相似，即：高速機采用短而粗的排氣管和大的排氣開啟持續(xù)角，低速機采用細而長的排氣管及小的排氣開啟持續(xù)角。2）對于多缸發(fā)動機，若多缸共一根排氣管就會產(chǎn)生相互干擾，往往使結果變壞。如某缸在關閉之前，另一缸在自由排氣而形成正壓力波，此缸使前一缸排氣門處壓力升高，不利于廢氣排出。因此，多缸機為排除上述干擾，常將某些排氣時間不重疊的氣缸分為一組，采用單獨的排氣管。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程1、可變進氣管長度系統(tǒng)：進氣管長度可調(diào)以適用不同轉速下的諧振充氣。可變技術就是隨發(fā)動機使用工況（轉速和負荷）變化，為使發(fā)動機性能均保持最佳，發(fā)動機某系統(tǒng)結構參數(shù)可變的技術?？勺冞M氣管長、可變氣門定時、可變氣門升程、可變凸輪機構等結構?！?-6可變技術2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程FullloadperformanceofanAudiV6engine2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程FullloadperformanceofanAudiV6engine2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2、可變進氣道截面系統(tǒng)：進氣道截面可以調(diào)整適用不同轉速下的諧振充氣。

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程3、可變排氣道截面系統(tǒng)：在排氣管末端裝有可變節(jié)流閥利于慣性掃氣。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程4、可變配氣定時控制機構：2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

1)可變凸輪機構：

該機構使用了高速和低速二種凸輪，高速凸輪的氣門開啟時間長，升程大，能改變配氣相位也能改變氣門升程。低速工作時，低速凸輪單獨驅(qū)動氣門，高速凸輪雖然也驅(qū)動中間搖臂，中間搖臂并不驅(qū)動氣門。高速工作時，液壓油的壓力驅(qū)動液壓活塞A和B，使三個搖臂結合成一體，這時三個搖臂都被高速凸輪所驅(qū)動，通過可變氣門定時，汽油機在高低轉速時均能獲得大的ηv

，從而能獲得高的功率。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程可變配氣相位2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

2)電磁控制全可變氣門機構：

在該氣門機構中，有上下兩個電磁極，一個銜鐵固定在氣門上。當下面的電磁極通電時，氣門開到最大升程；當上面的電磁極通電時，氣門被關閉。下面的電磁極的位置可以移動，以此改變氣門的最大升程。當電磁線圈不通電時，氣門在彈簧的作用下，在關閉和開啟狀態(tài)之間作簡諧運動，電磁力只起固定氣門位置的作用?？梢愿淖冞M氣定時，改變進氣門的最大升程和升程曲線。應用該機構的汽油機，通過控制進氣門開啟時間來控制汽油機進氣量，取消了節(jié)氣門，提高了充氣系數(shù)，減少了換氣損失。由于氣門控制方式的改變，氣門驅(qū)動的機械損失降低，總的損失還是降低了30％左右。另外還對降低排放由一定的作用。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程5、諧振充氣系統(tǒng)：是將一組點火間隔相等的氣缸，通過較短的進氣管和諧振箱連接在一起，在進氣波動的頻率和進氣系統(tǒng)的固有頻率相等時，能取得較好的充氣效果的系統(tǒng)，要求各缸點火間隔240°CA。

不可變進氣系統(tǒng)諧振充氣，只有在很窄轉速范圍內(nèi)才有較好的充氣效果。

渦輪增壓內(nèi)燃機，將諧振轉速設計在低轉速區(qū)，以彌補低速時增壓效果較差的缺陷。

利用可變進氣系統(tǒng)，諧振充氣可在較大的轉速范圍內(nèi)有較好的充氣效率。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程§2-5二沖程內(nèi)燃機換氣

二沖程內(nèi)燃機進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣過程是用兩個活塞行程來完成的，其換氣過程的工作順序是：在膨脹行程的末期，活塞下行，首先打開排氣口，開始排氣，而后掃氣口開啟，具有一定壓力的新鮮充量由掃氣口流入氣缸，并強迫廢氣由排氣口流出，進行充量更換，然后，活塞到達下止點后又上行，依次將掃氣口和排氣口關閉，換氣過程結束。新鮮充量由掃氣泵提供，掃氣泵的作用是對新鮮充量進行壓縮，使其壓力提高后，再進入氣缸。一、二沖程內(nèi)燃機的換氣過程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

換氣過程分為三個階段，自由排氣階段、掃氣與強制排氣階段和過后排氣或過后充氣階段。

1.自由排氣階段—從排氣口開啟直到新鮮充量進入氣缸為止。

特點

：（1）下止點前60～75°（CA）開啟，氣缸內(nèi)壓力較高，約為300—600kPa，氣缸內(nèi)的燃氣以聲速流出。

（2）排氣流量與排氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)無關，只取決于缸內(nèi)氣體的狀態(tài)和排氣口流通截面的大小。

（3）缸內(nèi)燃氣可以流出大約

70％～80％。

2.掃氣與強制排氣階段—掃氣口開啟，新鮮充量進入氣缸，直到活塞下行到下止點后再上行將掃氣口關閉為止。

特點：利用掃氣氣體強制將廢氣排出氣缸外，還要充入新鮮充量。

3.過后排氣或過后充氣階段—從掃氣口關閉到排氣口關閉期間。

特點：該階段所持續(xù)的時間較短。由于活塞已經(jīng)開始上行，缸內(nèi)氣體壓力提高，對過后排氣是有利的而不利于過后充氣。要達到過后充氣的目的，就必須提高掃氣泵的掃氣壓力，相應地增加掃氣泵消耗的機械功。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

（1）換氣時間短，換氣質(zhì)量差：

二沖程為120°～150°CA，而四沖程為400°

～500°CA。從氣門疊開角占整個內(nèi)燃機換氣時間的比例來看，非增壓約為3％～8％，增壓為20％～30％，而二沖程達到了

70％～80％。將有較多的新鮮充量經(jīng)過排氣門直接流入排氣管中，增加了空氣消耗量（對于柴油機而言）或混合氣消耗量（對于汽油機而言）。與二沖程增壓發(fā)動機所匹配的增壓器比四沖程發(fā)動機流量大的原因。

二沖程的換氣過程與四沖程的差異：

（2）進、排氣過程同時進行：

四沖程的換氣過程在兩個行程中進行，新鮮充量與廢氣摻混的機會較少，殘余廢氣系數(shù)較??；而二沖程換氣時進、排氣過程同時進行，新鮮充量與廢氣易于摻混，殘余廢氣系數(shù)比較大。

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

（3）掃氣消耗功大：

盡管二沖程無泵氣損失，但消耗的空氣量大，掃氣泵耗功多，使得其指示熱效率明顯低于四沖程內(nèi)燃機，因此燃油消耗率較高。

（4）二沖程汽油機的HC排放高：

對于二沖程汽油機而言，由于在掃氣期間有較多新鮮充量短路而直接流入排氣管，導致其未燃HC排放遠高于四沖程發(fā)動機。

2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程

二、換氣質(zhì)量的評價：

換氣過程的評價參數(shù)：

1掃氣系數(shù)Φs—換氣過程結束后，留在氣缸內(nèi)的新鮮充量的質(zhì)量m0與缸內(nèi)氣體總質(zhì)量的比值，即

φS表示掃氣品質(zhì)的好壞。φS高，說明進入氣缸新氣流失少，或殘余廢氣被清掃的多，它是評價掃氣的重要指標。2023/2/5南京航空航天大學金城學院車輛工程2過量掃氣系數(shù)（給氣比）—通常用每循環(huán)流過