第1节 柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件

第四章换气与增压第四章换气与增压1换气过程：从排气过程、扫气过程到进气终止的整个气体更换过程影响：柴油机的动力性、经济性、可靠性及排气污染角面值：气阀、气口流通面积随曲轴转角而变化的曲线与横坐标轴所包围的面积。既定柴油机为定值时面值：气阀、气口流通面积随曲轴转角而变化的曲线与横坐标轴t所包围的面积。随转速升高而减小第一节换气过程与换气质量的评定换气过程：从排气过程、扫气过程到进气终止的整个气体更换过程第2第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件3第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件4一、四冲程柴油机的换气过程1换气过程1)自由排气阶段freeexhaust（1）排气阀在下止点前打开开始至下止点后（10－30。CA）气缸压力接近排气管压力为止（2）压差自由排气－缸内与排气管始终存在较大的压差一、四冲程柴油机的换气过程1换气过程5（3）先后两个阶段：超临界－废气以当地音速排出气缸；亚临界－排气管压力与气缸压力之比大于临界值，小于音速排出气体（4）排气阀开启提前角要足够大以排尽废气多进新气，但如太大会使膨胀功损失增大，膨胀功减小，排气功减小（5）排气管内压力波振幅比进气管内大（3）先后两个阶段：超临界－废气以当地音速排出气缸；亚临62)强制排气阶段compulsiveexhaust（1）自由排气结束开始到排气阀关闭为止（2）活塞推挤强制排气（3）排气阀在上止点后滞后关闭，如延后关闭角太大会使排烟管中废气又被吸入气缸

2)强制排气阶段compulsiveexhaust73)进气阶段scavengeorintake（1）理论上自进气阀开启点开始到进气阀关闭为止，实际自缸内压力低于进气管压力时开始（非增压机上止点后）（2）进气阀开启时刻对排气惯性有影响；关闭时刻对进气惯性作用有影响（3）进气阀开启提前角太大易产生废气倒灌；进气阀关闭滞后角太大易产生新鲜空气倒流并减小有效压缩比3)进气阶段scavengeorintake82气阀叠开与燃烧室扫气1）燃烧室扫气：气阀叠开期间新鲜空气对燃烧室的清扫2）四冲程机换气质量较高3）高增压机定时变化：排气阀提前角增大，滞后角增大，气阀重叠角增大，喷油提前角减小2气阀叠开与燃烧室扫气9第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件10第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件11第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件12二、二冲程柴油机的换气过程1换气过程1）自由排气阶段（1）排气口（阀）开启到开始进气点（缸内压力与扫气压力相等）止，并非到扫气口开止（此时缸内压力高于扫气压力）（2）借助于缸内与排气管中的压差自由排气2）强制排气与扫气阶段（1）自缸内压力与扫气压力相等至扫气口关闭止（2）依靠扫气与缸内压差和缸内与排气管压差强制排气二、二冲程柴油机的换气过程1换气过程133）过后排气阶段（1）扫气口关闭到排气口（阀）关闭止（2）越短越好（3）排气口（阀）与扫气口同时关闭或提前关闭可避免过后排气或实现过后充气3）过后排气阶段142换气特点1）换气时间短2）进气与排气同时进行且易掺混，换气结束残留废气较多3）换气过程中所消耗的功、空气量较多4）存在失效行程2换气特点15（1）有效压缩比

e：活塞上行扫排气口全部遮住或进气阀完全关闭时的Va与Vc之比（2）二冲程机e=1+(1-s)VsVcs=气口高度行程,称为行程失效系数，气口高度为活塞在下止点时其上平面到气口上边沿的距离，二冲程弯流扫气柴油机最大（1）有效压缩比e：活塞上行扫排气口全部遮住或进气阀完全16三、评定换气质量的参数三、评定换气质量的参数171、残余废气系数1）定义：换气过程结束时，缸内残存的废气量Gr与充入气缸的新鲜空气量G0之比，即γr＝Ｇr／Ｇ０2）意义：越小说明换气越彻底，因此越小越好，理想为零1、残余废气系数182.充量系数(充气效率)c1）定义：每一工作循环进入气缸的实际充气量G0与在进气状态p0、T0(二冲程机为扫气压力ps、扫气温度Ts，增压机为pk、Tk）下能充满气缸工作容积Vs的理论充气量Gs的比值，即c＝G0/Gs2）意义：表征换气过程完善程度的指标。通常均小于1，在理想状态下可能大于1，二冲程直流扫气机相对大2.充量系数(充气效率)c193）影响充量系数c的因素（1）影响因素：进气终点压力、温度、γr（压缩比无实际意义）（2）影响气阀流通面积不足、进气系统脏污时，因进气压力降增大而使充量系数显著降低转速升高、负荷增大、气缸过热、冷却不良及残余废气过多时，会导致进气温度升高、密度下降、进气量减少，充量系数降低3）影响充量系数c的因素204）提高措施：提高增压压力、增大进气阀（口）流道面积、增大排气阀开启提前角、增大气缸尺寸4）提高措施：提高增压压力、增大进气阀（口）流道面积、增大排213扫气效率ηs、扫气系数φs、给气比β(扫气过量空气系数)1）评价二冲程柴油机换气质量的指标2）s（1）定义：换气过程结束后，气缸内的新鲜空气量G0与气缸内全部气体量Ga之比（2）意义：衡量扫气干净程度的指标；ηs愈大，标志着扫气愈干净。ηs的极限值是13扫气效率ηs、扫气系数φs、给气比β(扫气过量空气系数)223）φs（1）定义：在一个循环中通过扫气口的全部扫气空气量Gk与换气过程结束后留在气缸中的新鲜空气量G0之比，即φs＝Ｇk/Ｇ０（2）意义：说明扫气空气消耗的相对量3）φs234）给气比（1）定义：每循环通过扫气口的新鲜空气量Gk与在进气状态下(ps、Ts)充满气缸工作容积Vs的理论空气量Gs之比，即β＝Gk/Gs（2）意义：说明扫气空气消耗的绝对量5）ηs愈高，s和β愈小，扫气质量愈高，换气系统愈完善。一般s＝1.4－2.0，β＝1.0－1.34）给气比24

第四章换气与增压第四章换气与增压25换气过程：从排气过程、扫气过程到进气终止的整个气体更换过程影响：柴油机的动力性、经济性、可靠性及排气污染角面值：气阀、气口流通面积随曲轴转角而变化的曲线与横坐标轴所包围的面积。既定柴油机为定值时面值：气阀、气口流通面积随曲轴转角而变化的曲线与横坐标轴t所包围的面积。随转速升高而减小第一节换气过程与换气质量的评定换气过程：从排气过程、扫气过程到进气终止的整个气体更换过程第26第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件27第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件28一、四冲程柴油机的换气过程1换气过程1)自由排气阶段freeexhaust（1）排气阀在下止点前打开开始至下止点后（10－30。CA）气缸压力接近排气管压力为止（2）压差自由排气－缸内与排气管始终存在较大的压差一、四冲程柴油机的换气过程1换气过程29（3）先后两个阶段：超临界－废气以当地音速排出气缸；亚临界－排气管压力与气缸压力之比大于临界值，小于音速排出气体（4）排气阀开启提前角要足够大以排尽废气多进新气，但如太大会使膨胀功损失增大，膨胀功减小，排气功减小（5）排气管内压力波振幅比进气管内大（3）先后两个阶段：超临界－废气以当地音速排出气缸；亚临302)强制排气阶段compulsiveexhaust（1）自由排气结束开始到排气阀关闭为止（2）活塞推挤强制排气（3）排气阀在上止点后滞后关闭，如延后关闭角太大会使排烟管中废气又被吸入气缸

2)强制排气阶段compulsiveexhaust313)进气阶段scavengeorintake（1）理论上自进气阀开启点开始到进气阀关闭为止，实际自缸内压力低于进气管压力时开始（非增压机上止点后）（2）进气阀开启时刻对排气惯性有影响；关闭时刻对进气惯性作用有影响（3）进气阀开启提前角太大易产生废气倒灌；进气阀关闭滞后角太大易产生新鲜空气倒流并减小有效压缩比3)进气阶段scavengeorintake322气阀叠开与燃烧室扫气1）燃烧室扫气：气阀叠开期间新鲜空气对燃烧室的清扫2）四冲程机换气质量较高3）高增压机定时变化：排气阀提前角增大，滞后角增大，气阀重叠角增大，喷油提前角减小2气阀叠开与燃烧室扫气33第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件34第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件35第1节柴油机的换气过程以及换气质量评定参数概要课件36二、二冲程柴油机的换气过程1换气过程1）自由排气阶段（1）排气口（阀）开启到开始进气点（缸内压力与扫气压力相等）止，并非到扫气口开止（此时缸内压力高于扫气压力）（2）借助于缸内与排气管中的压差自由排气2）强制排气与扫气阶段（1）自缸内压力与扫气压力相等至扫气口关闭止（2）依靠扫气与缸内压差和缸内与排气管压差强制排气二、二冲程柴油机的换气过程1换气过程373）过后排气阶段（1）扫气口关闭到排气口（阀）关闭止（2）越短越好（3）排气口（阀）与扫气口同时关闭或提前关闭可避免过后排气或实现过后充气3）过后排气阶段382换气特点1）换气时间短2）进气与排气同时进行且易掺混，换气结束残留废气较多3）换气过程中所消耗的功、空气量较多4）存在失效行程2换气特点39（1）有效压缩比

e：活塞上行扫排气口全部遮住或进气阀完全关闭时的Va与Vc之比（2）二冲程机e=1+(1-s)VsVcs=气口高度行程,称为行程失效系数，气口高度为活塞在下止点时其上平面到气口上边沿的距离，二冲程弯流扫气柴油机最大（1）有效压缩比e：活塞上行扫排气口全部遮住或进气阀完全40三、评定换气质量的参数三、评定换气质量的参数411、残余废气系数1）定义：换气过程结束时，缸内残存的废气量Gr与充入气缸的新鲜空气量G0之比，即γr＝Ｇr／Ｇ０2）意义：越小说明换气越彻底，因此越小越好，理想为零1、残余废气系数422.充量系数(充气效率)c1）定义：每一工作循环进入气缸的实际充气量G0与在进气状态p0、T0(二冲程机为扫气压力ps、扫气温度Ts，增压机为pk、Tk）下能充满气缸工作容积Vs的理论充气量Gs的比值，即c＝G0/Gs2）意义：表征换气过程完善程度的指标。通常均小于1，在理想状态下可能大于1，二冲程直流扫气机相对大2.充量系数(充气效率)c433）影响充量系数c的因素（1）影响因素：进气终点压力、温度、γr（压缩比无实际意义）（2）影响气阀流通面积不足、进气系统脏污时，因进气压力降增大而使充量系数显著降低转速升高、负荷增大、气缸过热、冷却不良及残余废气过多时，会导致进气温度升高、密度下降、进气量减少，充量系数降低3）影响充量系数c的因素444）提高措施：提高增压压力、增大进气阀（口）流道面积、增大排气阀开启提前角、增大气缸尺寸4）提高措施：提高增压压力、增大进气阀（口）流道面积、增大排453扫气效率ηs、扫气系数φs、给气比β(扫气过量空气系数)1）评价二冲程柴油机换气质量的指标2）s（1）定义：换气过程结束后，气缸内的新鲜空气量G0与气缸内全部气体量Ga之比（2）意义：衡量扫气干净程度的指标；ηs愈大，标志着扫气愈干净。ηs的极限值是13扫气效率ηs、扫气系数φs、给气比β(扫气过量空气系数)463）φs（1）