發(fā)動機(jī)換氣過程課件

四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程報告人:隋美麗2012年9月四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程報告人:隋美麗1內(nèi)容介紹二、四沖程發(fā)動機(jī)的換氣損失三、四沖程發(fā)動機(jī)的充氣效率一、四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程內(nèi)容介紹二、四沖程發(fā)動機(jī)的換氣損失三、四沖程發(fā)動機(jī)的充氣效率2一.四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程發(fā)動機(jī)換氣過程課件3換氣過程的作用:排除缸內(nèi)廢氣并充入盡可能多的新鮮工質(zhì),同時功耗要少。換氣過程對性能的影響影響汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放等換氣過程的作用:4四行程發(fā)動機(jī)換氣過程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。自由排氣強(qiáng)制排氣進(jìn)氣氣門疊開換氣過程四行程發(fā)動機(jī)換氣過程包括從排氣門開啟直到進(jìn)氣門關(guān)閉的整個5用曲軸轉(zhuǎn)角表示進(jìn)排氣門開啟到關(guān)閉的時候和持續(xù)的時間，稱為配氣相位（定時）。

通常把配氣相位用相當(dāng)于上下止點曲軸轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖表示成為配氣相位圖。發(fā)動機(jī)換氣過程課件6

進(jìn)氣提前角排氣提前角進(jìn)氣遲閉角排氣遲閉角進(jìn)氣提前角排氣提前角進(jìn)氣遲閉角排氣遲閉角71、自由排氣階段—--廢氣根據(jù)自身的壓力自行排出從排氣門打開到氣缸壓力接近了排氣管壓力的這個時期稱為自由排氣階段1)超臨界狀態(tài)2)亞臨界狀態(tài)1、自由排氣階段—--廢氣根據(jù)自身的壓力自行排出8從排氣門開始打開到下止點這段曲軸轉(zhuǎn)角，稱為排氣提前角(一般為30°--80°曲軸轉(zhuǎn)角)從排氣門開始打開到下止點這段曲軸轉(zhuǎn)角，稱為排氣提前角(一般為9思考為什么排氣門是在活塞到達(dá)下止點之前開啟？a.增加流通截面積，降低氣缸壓力；b.減少排氣時所消耗的活塞推出功；c.高溫廢氣的早排，還可以防止發(fā)動機(jī)過熱。思考為什么排氣門是在活塞到達(dá)下止點之前開啟？a.增加流通截面10自由排氣階段的特點

排氣量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，時間雖短，排除的廢氣量60%以上自由排氣階段結(jié)束的標(biāo)志:缸內(nèi)壓力=排氣管壓力自由排氣階段的特點112、強(qiáng)制排氣階段-----廢氣是由活塞上行強(qiáng)制推出克服排氣系統(tǒng)阻力，通過活塞強(qiáng)制排出廢氣亞臨界狀態(tài)2、強(qiáng)制排氣階段-----廢氣是由活塞上行強(qiáng)制推出12從上止點到排氣門完全關(guān)閉這段曲軸轉(zhuǎn)角，稱為排氣遲閉角，一般為10°--35°曲軸轉(zhuǎn)角。從上止點到排氣門完全關(guān)閉這段曲軸轉(zhuǎn)角，稱為排氣遲閉角，一般為13思考為什么排氣門是在活塞到達(dá)上止點之后關(guān)閉？a.減少活塞消耗功,利用缸內(nèi)外壓力差繼續(xù)排氣；b.利用慣性繼續(xù)排氣。思考為什么排氣門是在活塞到達(dá)上止點之后關(guān)閉？a.減少活塞消耗143.進(jìn)氣過程是活塞下行，缸內(nèi)容積增加，同時使缸內(nèi)壓力下降使得環(huán)境壓力-缸內(nèi)壓力〉進(jìn)氣阻力，從而吸入新鮮工質(zhì)。3.進(jìn)氣過程15進(jìn)氣提前角：進(jìn)氣門一般在上止點前0°--40°曲軸轉(zhuǎn)角開始打開。進(jìn)氣遲閉角：進(jìn)氣門一般在下止點后40°--70°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉。發(fā)動機(jī)換氣過程課件16思考為什么進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)上止點之前開啟？增大進(jìn)氣通道截面，減少氣阻。思考為什么進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)下止點之后關(guān)閉？利用壓差和慣性繼續(xù)進(jìn)氣思考為什么進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)上止點之前開啟？增大進(jìn)氣通道截面17氣門重疊排氣門遲閉氣門疊開進(jìn)氣門早開氣門重疊18氣門重疊的作用：通過同時開啟的進(jìn)排氣門用新鮮工質(zhì)將殘余廢氣清掃干凈，這個過程為掃氣過程。掃氣過程的作用:清除殘余廢氣，減少殘余廢氣系數(shù)；減低高溫零件的溫度。氣門重疊角以新鮮工質(zhì)不進(jìn)入排氣管為原則氣門重疊的作用：19配氣相位圖

非增壓發(fā)動機(jī)中，重疊角一般為20°--60°曲軸轉(zhuǎn)角。增壓發(fā)動機(jī)重疊角一般為80°--160°曲軸轉(zhuǎn)角

思考為什么增壓發(fā)動機(jī)氣門重疊角大于非增壓發(fā)動機(jī)?配氣相位圖非增壓發(fā)動機(jī)中，重疊角一般為20°--60°曲軸20不會思考?xì)忾T重疊會不會產(chǎn)生廢氣倒流進(jìn)氣管或新鮮工質(zhì)隨廢氣排出的現(xiàn)象？a.疊開時氣門開度小，重疊時間極短；b.進(jìn)、排氣流各自有自己的流動方向和流動慣性；c.進(jìn)氣流有助于更好地排氣。不會思考?xì)忾T重疊會不會產(chǎn)生廢氣倒流進(jìn)氣管a.疊開時氣門開度21

合理的配氣相位是根據(jù)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)速等因素通過反復(fù)試驗而確定的。結(jié)構(gòu)不同，配氣相位也不同。1、在發(fā)動機(jī)低速工作時減小氣門提前開啟角和遲后關(guān)閉角。2、在發(fā)動機(jī)高速工作時增大氣門提前開啟角和遲后關(guān)閉角。合理的配氣相位是根據(jù)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)速等因素通22小結(jié)自由排氣—排氣門早開強(qiáng)制排氣—排氣門遲閉進(jìn)氣燃燒室掃氣進(jìn)氣門早開進(jìn)氣門遲閉氣門疊開通過本節(jié)的學(xué)習(xí)可以得知發(fā)動機(jī)的換氣過程影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性等。小結(jié)自由排氣—排氣門早開進(jìn)氣進(jìn)氣門早開氣門疊開23二.四沖程發(fā)動機(jī)換氣損失發(fā)動機(jī)換氣過程課件24W-自由排氣損失Y-強(qiáng)制排氣損失X-進(jìn)氣損失Y+X-d-泵氣損失發(fā)動機(jī)換氣過程課件25換氣損失（W+Y+X）理論循環(huán)換氣功與實際循環(huán)換氣功之差。泵氣損失（X+Y-d）進(jìn)氣損失--X排氣損失自由排氣損失--W強(qiáng)制排氣損失--Y換氣損失（W+Y+X）進(jìn)氣損失--X排氣損失自由排氣損失--26⑴e`（排氣門太早開啟）如果排氣提前角↑，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）排氣提前角↓，則w↓，y↑

如何使排氣損失最小?e’e”⑴e`（排氣門太早開啟）所以：最有利的排氣提前角，必須27小結(jié)

在所有的損失中排氣損失占絕大部分的，因此適當(dāng)匹配排氣提前角，使得W+Y的面積最小，可以降低換氣損失，從而提高發(fā)動機(jī)的性能。小結(jié)28三、四沖程發(fā)動機(jī)的充氣效率發(fā)動機(jī)換氣過程課件29充氣效率實際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)量（m1）與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮工質(zhì)量（ms）的比值。發(fā)動機(jī)換氣過程課件30充氣效率計算公式：m1、v1：進(jìn)氣狀態(tài)下，實際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)質(zhì)量、體積ms、vs：進(jìn)氣狀態(tài)下，充滿工作容積的新鮮工質(zhì)質(zhì)量、氣缸工作容積充氣效率計算公式：m1、v1：進(jìn)氣狀態(tài)下，實際進(jìn)入氣缸的新鮮31影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)假設(shè)進(jìn)氣完成后缸內(nèi)殘余廢氣質(zhì)量mr，進(jìn)入新鮮工質(zhì)的質(zhì)量為m1，則進(jìn)氣終了缸內(nèi)總工質(zhì)質(zhì)量ma=mr+m1。影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)32殘余廢氣質(zhì)量mr與新鮮工質(zhì)m1之比，即殘余廢氣系數(shù)r=mr/m1則有m1=ma/（1+r）殘余廢氣質(zhì)量mr與新鮮工質(zhì)m1之比，即殘余廢氣系數(shù)33影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)進(jìn)氣終了時氣缸內(nèi)總?cè)莘eva’（有效進(jìn)氣容積）與氣缸總?cè)莘eva的比值為ξ〈１（有效進(jìn)氣體積系數(shù)）影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)34影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)35影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)因為ＰＶ＝ｍＲＴ有Ｐ／ＲＴ＝ｍ／Ｖ＝ρVa/Vc=εVs/Vc=(Va-Vc)/Vc=ε-1影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)36影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)將上式分子分母同除以Vc,且對于理想氣體有Ra為常數(shù),可以推出影響充氣效率因素的公式推導(dǎo)37影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力Pa和溫度Ta殘余廢氣系數(shù)r氣門正時引起的有效進(jìn)氣體積系數(shù)ξ壓縮比ε環(huán)境的壓力Ps和溫度Ts

影響充氣效率的因素38進(jìn)氣終了的壓力Pa進(jìn)氣終了的壓力Pa39流動阻力公式流動阻力公式40轉(zhuǎn)速對充氣效率的影響轉(zhuǎn)速對充氣效率的影響41負(fù)荷對充氣效率的影響（汽油機(jī)）負(fù)荷對充氣效率的影響（汽油機(jī)）42負(fù)荷對充氣效率的影響（柴油機(jī)）負(fù)荷對充氣效率的影響（柴油機(jī)）43進(jìn)氣終了溫度對充氣效率的影響高溫零件要給進(jìn)氣加熱殘余廢氣給進(jìn)氣加熱改善冷啟動性進(jìn)氣加熱影響進(jìn)氣終了溫度：負(fù)荷越大溫度越大轉(zhuǎn)速增加溫度降低進(jìn)氣終了溫度對充氣效率的影響高溫零件要給進(jìn)氣加熱影響進(jìn)氣終了44殘余廢氣系數(shù)對充氣效率的影響殘余廢氣系數(shù)對充氣效率的影響45配氣定時(主要是進(jìn)氣遲關(guān)角的影響)在低速時,由于進(jìn)氣慣性小,而進(jìn)氣遲關(guān)角一定,產(chǎn)生進(jìn)氣倒流現(xiàn)象,導(dǎo)致ηv↓。配氣定時(主要是進(jìn)氣遲關(guān)角的影響)46壓縮比對充氣效率的影響壓縮比對充氣效率的影響