提高四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率

一、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力二、合理選擇配氣定時(shí)三、利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)四、采用可變技術(shù)五、采用增壓技術(shù)第1頁/共43頁一、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力沿程阻力，局部阻力（節(jié)流阻力）汽油機(jī)：空氣濾清器

節(jié)氣門

進(jìn)氣管

進(jìn)氣道

進(jìn)氣門

柴油機(jī)：空氣濾清器

進(jìn)氣管

進(jìn)氣道

進(jìn)氣門

氣門座處流動(dòng)損失最大氣門座處流通截面最小，截面變化大第2頁/共43頁1．減小進(jìn)氣門處的流動(dòng)阻力1）增大進(jìn)氣門直徑進(jìn)氣門流通面積活塞頂面積=一般:0.20～0.25

（影響大）

（影響?。┮话悖?gt;第3頁/共43頁2）增加氣門數(shù)目四氣門流通面積但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。

40%左右。

（可達(dá)30%）

Mebe第4頁/共43頁DOHC4氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)排氣流通面積增大，流動(dòng)阻力小，泵氣損失小，有利于提高動(dòng)力性。利于火花塞或噴油器布置在中央，有利于提高壓縮比。----點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)利于改善混合氣形成質(zhì)量。----壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)提高經(jīng)濟(jì)性和降低排放?？蓽p輕氣門系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)零部件質(zhì)量。

----適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求第5頁/共43頁缺點(diǎn)：氣門機(jī)構(gòu)的零部件數(shù)目增加，使制造維修成本增加增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，需要大的安裝空間。第6頁/共43頁3）適當(dāng)增大氣門升程4）合理設(shè)計(jì)氣門結(jié)構(gòu)閥頂過渡圓角RR

R

流動(dòng)阻力

R應(yīng)適中。5)采取較小的S/D值第7頁/共43頁2．減少進(jìn)氣管道阻力1)進(jìn)氣道:轉(zhuǎn)彎半徑R,表面光潔

,流動(dòng)阻力

設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮組織進(jìn)氣渦流。進(jìn)氣道的開發(fā)必須依靠大量試驗(yàn)，在專門的氣道實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。第8頁/共43頁2)進(jìn)氣管:表面光潔度

，流通面積

沿程阻力

轉(zhuǎn)彎半徑R

截面突變

截面形狀

圓形

矩形

D形流動(dòng)阻力

小

大

中底部蒸發(fā)

小

中

大柴油機(jī)不存在底部蒸發(fā)問題，故多采用流動(dòng)阻力小的圓形進(jìn)氣管。第9頁/共43頁經(jīng)常清洗，更換濾芯。

3)空氣濾清器通道面積

，除塵效果

流動(dòng)阻力

第10頁/共43頁二、減少對(duì)新鮮工質(zhì)的加熱柴油機(jī)進(jìn)、排氣管分置于氣缸兩側(cè)三、減少排氣系統(tǒng)的阻力減小排氣背壓，降低噪聲。四、合理選擇配氣相位

進(jìn)氣門遲閉角、氣門重疊角有較大影響第11頁/共43頁1．進(jìn)氣門遲閉角的選擇:進(jìn)氣門遲閉角的作用：利用氣流慣性氣流慣性和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)氣門遲閉角越大對(duì)某一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最大的充氣效率所對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣遲閉角只有一個(gè)。所以，高速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大，要獲得好的充氣效率和動(dòng)力性，進(jìn)氣遲閉角應(yīng)大一些。

第12頁/共43頁

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。2．氣門重疊角：必要的燃燒室掃氣、合適的排氣溫度。氣門重疊角大，缸內(nèi)氣體易倒流進(jìn)氣管

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門疊開角應(yīng)大一些。

3．排氣門提前角的選擇：第13頁/共43頁根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能確定4．配氣相位的選擇1）充氣效率高，以保證動(dòng)力性能2）必要的燃燒室掃氣，以保證降低熱負(fù)荷3）合適的排氣溫度4）良好的充氣效率特性，以適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性的要求5）較小的換氣損失，以保證經(jīng)濟(jì)性進(jìn)氣遲閉角——排氣提前角氣門疊開角第14頁/共43頁五、利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)

1.動(dòng)態(tài)效應(yīng)：由于間歇進(jìn)氣而引起的進(jìn)氣管內(nèi)的氣體壓力波動(dòng)對(duì)充氣效率的影響。進(jìn)氣管的直徑、長度等參數(shù)都會(huì)改變壓力波，因而適當(dāng)調(diào)整這些參數(shù)，可以有效地利用進(jìn)氣管壓力波，以提高充氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。第15頁/共43頁2.壓力波的基礎(chǔ)知識(shí)：壓力波是可壓縮彈性介質(zhì)中“狀態(tài)擾動(dòng)”的傳播。狀態(tài)擾動(dòng)指介質(zhì)中壓力、速度等狀態(tài)參數(shù)的瞬間變化。壓力波的傳播速度=氣體流速±該介質(zhì)狀態(tài)下的音速密波（壓縮波）指其所到之處使該處壓力上升。疏波（膨脹波）指其所到之處使該處壓力下降。壓力波在閉口端出現(xiàn)正反射，即波的性質(zhì)和幅值完全不變；在開口端出現(xiàn)負(fù)反射，即波的性質(zhì)相反，而幅值相同。第16頁/共43頁3.本循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)（慣性效應(yīng)）壓力波的產(chǎn)生：進(jìn)氣開始，活塞下行，造成缸內(nèi)真空，產(chǎn)生負(fù)壓波。壓力波的傳播：此負(fù)壓波向外傳播到進(jìn)氣管口反射回正壓波。

有利的慣性效應(yīng)：此正壓波若傳播到進(jìn)氣門口時(shí)，正好進(jìn)氣門關(guān)閉前夕，提高進(jìn)氣壓力，起到增壓效果。慣性效應(yīng)的合理利用：

第17頁/共43頁4.上循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)（波動(dòng)效應(yīng)）定義：上循環(huán)氣門口的壓力波動(dòng)如果到本循環(huán)進(jìn)氣時(shí)仍未消失的話，將會(huì)對(duì)本循環(huán)進(jìn)氣產(chǎn)生直接的影響，稱為上循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。有利的波動(dòng)效應(yīng)：本循環(huán)進(jìn)氣時(shí)，正好上循環(huán)殘余正壓波到達(dá)，使進(jìn)氣終了壓力提高，產(chǎn)生有利效果。第18頁/共43頁壓力波的固有頻率：

進(jìn)氣頻率：

頻率比：第19頁/共43頁結(jié)論：當(dāng)q2=1、2、3…正整數(shù)時(shí)，負(fù)壓波到達(dá)，產(chǎn)生不利影響。當(dāng)q2=1.5、2.5…時(shí)，正壓波到達(dá)，產(chǎn)生有利影響。q2

一定，轉(zhuǎn)速和管長度成反比第20頁/共43頁六、采用可變技術(shù)

從獲得最大充氣效率的角度出發(fā)，比較理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要滿足以下要求：1)低速時(shí)，采用較小的氣門疊開角以及較小的氣門升程，防止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮無量向道氣系統(tǒng)的倒流，以便增加轉(zhuǎn)矩，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。第21頁/共43頁2)高速時(shí)，應(yīng)具有最大的氣門升程和進(jìn)氣門遲閉角，以最大眼度地減小流動(dòng)阻力．充分利用過后充氣，提高充量系數(shù)，以滿足動(dòng)力性要求。3)配合以上變化，對(duì)進(jìn)氣門從開啟到關(guān)閉的持續(xù)期也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣定時(shí)。第22頁/共43頁

總之，理想的氣門定時(shí)應(yīng)當(dāng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況及時(shí)作出調(diào)整，應(yīng)具有一定程度的靈活性。顯然，對(duì)于傳統(tǒng)的凸輪挺桿氣門機(jī)構(gòu)，由于在工作中無法作出相應(yīng)的調(diào)控．包就難達(dá)到上述要求，因而限制了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步提高。第23頁/共43頁定義：隨使用工況的變化而使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)作相應(yīng)變動(dòng)的技術(shù)。意義：即能滿足高速大負(fù)荷動(dòng)力性，又能兼顧中低速、中小負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)考慮低速扭矩特性。第24頁/共43頁可變進(jìn)氣管：可變配氣相位：可變氣門升程:可變氣門數(shù)：可變配氣相位及氣門升程：可變廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：第25頁/共43頁1.可變進(jìn)氣管轉(zhuǎn)速和管長度成反比高轉(zhuǎn)速、大功率配短粗進(jìn)氣管低轉(zhuǎn)速、大扭矩配長細(xì)進(jìn)氣管第26頁/共43頁第27頁/共43頁第28頁/共43頁第29頁/共43頁第30頁/共43頁第31頁/共43頁第32頁/共43頁2．可變進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng)第33頁/共43頁3．三菱MIVEC第34頁/共43頁廣本雅閣VTEC結(jié)構(gòu)圖輔助進(jìn)氣搖臂主進(jìn)氣搖臂凸輪軸中間進(jìn)氣搖臂進(jìn)氣門排氣門第35頁/共43頁低轉(zhuǎn)速時(shí)VTEC的工作原理第36頁/共43頁高轉(zhuǎn)速時(shí)VTEC的工作原理第37頁/共43頁第38頁/共43頁第39頁/共43頁第40頁/共43頁第41頁/共43頁第42頁/共43頁思考題1怎樣綜合評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)配氣定時(shí)的合理