发动机原理教案6、四冲程发动机的换气过程

总第6课题授课班级教学目标重点、难点

四冲程发动机的换气过程2013.9.281、掌握换气过程的组成、任务、要求及有关定义2、熟知各过程特点3、熟知换气及换气损失的组成4、了解排气损失影响因素换气及换气损失的组成换气及换气损失各过程特点教 具 多媒体图片及动画教学过程一、组织教学：二、复习（提问：三、介绍本节课内容：四、导入（接合提问：五、新课讲授（播放课件：四冲程发动机的换气过程一、概述1、学习目的：2、换气过程组成：排气过程、进气过程3、换气过程的任务：4、换气的要求：排气彻底、进气充分、换气损失小5、研究的内容：研究换气过程的进行情况，分析影响充气量的各种因素，从而找出提高充气量和减少换气损失的方向与措施二、四行程发动机的换气过程换气过程：四行程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期，约占410º～480º曲轴转角。（四行程内燃机每一循环曲轴旋转720℃）换气过程组成：自由排气；强制排气；进气；燃烧室扫气1、自由排气阶段排气门开启到气缸压力接近了排气管压力的这一时期，称为自由排气阶段。自由排气阶段分为两个阶段：超临界状态；亚临界状态超临界状态排气门开启时，气缸内废气压力较高（0.2～0.5Mp，缸内压力与排气管压力之比＞排气流动处于超临界状态，可利用废气自身的压力自行排出。通过排气门口废气的流速等于该状态下的音速（m/s）废气流量与排气管内的压力无关，只取决于气缸内的气体状态、时间和气门开启截面积。并且因排气流速甚高，在排气过程中伴有刺耳的噪声，所以排气系统必须装有消声器。亚临界状态缸内压力与排气管内压力之比下降到1.9以下时，排气流动转入亚临界状态，废气流速降低，产生的噪音较小。气缸内与排气管内压力相等，自由排气阶段结束（一般下止点后10º～30º曲轴转角。此阶段虽然历程很短，但因排气流速甚高，排出废气量达2、强制排气阶段：活塞上行强制推出废气的阶段。特点：缸内平均压力高于排气管平均压力（克服排气门、排气道处的阻力，一般高出10kpa左右。气体的流速越高，此压差越大，消耗的功越多）。排气门关闭时刻：排气迟闭角，一般为10º～35º（惯性排气）。3、进气阶段：进气门开始开启到进气门完全关闭的全过程。准备进气：进气提前角，一般为0º～30º曲轴转角正常进气：活塞下行残余废气膨胀，新鲜气体充入气缸。惯性进气：进气迟闭角，一般为40º～70º曲轴转角。4、气门叠开和燃烧室扫气气门叠开定义：由于进气门提前打开而排气门晚关，因此在排气行程上止点出现进、排气门同时开启的特殊现象。燃烧室扫气：对于增压发动机，由于进气压力较高和气门重叠时间较长，可以更好地利用新鲜充量或混合气来清除废气，这称为燃烧室扫气。气门叠开与燃烧室扫气的作用：1）2）降低燃烧室内零件温度三、换气损失定义：换气过程中理论循环换气功与实际循环换气功的之差。组成：排气损失和进气损失两部分组成。1、排气损失排气损失是从排气门提前打开，直到进气行程开始，气缸内压力到达大气压力之前，循环功的损失。自由排气损失（图中面积W：是由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。强制排气损失（图中面积功。如何使排气损失最小?⑴e’（排气门太早开启）膨胀功损失：面积e`bb`太大，且不可能由排气所消耗的绝对功的减少来补偿。⑵e’’（排气门太晚开启）膨胀功损失：面积e``bb``较小，但在b``r``可见：如果排气提前角↑，则w↑，y↓排气提前角↓，则w↓，y↑所以：最有利的排气提前角，必须是使（w+y）最小。影响排气损失的因素：排气提前角：选择合适的排气提前角（通常通过试验确定）可以使两者最小。发动机转速：流动损失是和气流的速度成正比的，当内燃机n↑时，排气损失也增加，其中推出损失的增大远大于膨胀损失的增大。2、进气损失进气损失：因进气系统阻力而引起的功损失（进气过程气缸压力低于进气管压力造成的损失进气损失不仅体现在进气过程所消耗的功上，更重要的是体现在进气过程所吸入的新鲜充量上。与排气损失相比，所占的比例相对较小。进气损失的大小直接影响到充气效率，可通过多种方法降低进气损失。换气损失由进气损失和排气损失组成，包括x、y、w之和