《汽车发动机原理》吴建华主编第2章发动机的换气过程

第二章发动机的换气过程ProcessinEngineExchangingGas教师：许兆棠淮阴工学院主要内容第一节四冲程发动机的换气过程第二节四冲程发动机的充量系数第三节提高发动机充量系数的措施作业及复习题下止点上止点第一节四冲程发动机的换气过程一、换气过程：四冲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。p25换气过程可分作自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。1、自由排气阶段从排气门开启到气缸压力接近于排气管内压力的时期，称为自由排气阶段。排气提前角：从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为，一般为30º~80º曲轴转角。2、强制排气阶段自由排气阶段结束后，气缸内的废气将被上行活塞强制推出，这一过程就是强制排气阶段。排气提前角：从上止点到排气门完全关闭终了所对应的曲轴转角，一般为10º~35º曲轴转角。3、进气过程从进气门开启到关闭的全过程准备进气：进气提前角一般为0º~40º(CA)。正常进气：新鲜气体充入气缸。惯性进气：进气迟闭角一般为40º~70º(CA)。4、气门重叠和燃烧室扫气过程在排气行程上止点附近出现进、排气门同时开启的特殊现象，称为气门重叠，相应的角度是气门重叠角，它是排气迟闭角与进气提前角之和。气门重叠角的选择以新鲜充量不流入排气管为原则。增压柴油机的气门重叠角一般为80º~160º(CA)；非增压柴油机的气门叠开角在20º~60º(CA)范围内。二、排气损失定义:从排气门提前开启，直到进气行程开始、缸内压力到达大气压力之前,所损失的循环功。构成:a.自由排气损失W：由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。b.强制排气损失Y：活塞上行强制推出废气所消耗的功。三、进气损失X进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力面引起的功的损失，与排气损失相比进气损失较小。合理调整配气定时，加大进气门的流通截面、正确设计进气管及进气道的流动路径以及降低活塞平均速度等，都会使进气损失减少。排气损失与进气损失之和称为换气损失(W十Y十X)。泵气损失（X+Y-u）：在实际循环示功图中把面积(x+y-u)相当的负功称为泵气损失。这部分损失放在机械损失中加以考虑。第二节四冲程发动机的充量系数换气的目的是尽量排净废气，最大限度充入新气，以完善燃烧，提高效率。评价发动机的换气质量，可用充量系数(充量效率、容积效率)、残余废气系数来衡量。一、充量系数φc定义：内燃机每缸每循环实际进入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。进气状态：指空气滤清器后进气管内的气体状态，即进人气缸前气体的热力学状态，如温度与压力等。非增压：通常取为当地的大气状态。

增压：增压器出口状态。式中：ma实际进入气缸的新鲜空气质量V1实际进入气缸的新鲜空气在进气状态下的体积ms进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量Vs气缸工作容积＜1充量系数一般非增压发动机在全负荷时的φc汽油机顶置气门：0.75~0.85侧置气门：0.70~0.80柴油机0.75~0.90二、影响充气效率的因素:1．进气终了时缸内压力Pa’

Pa’对φc有重要影响，Pa’愈高，φc值愈大

Pa’=Ps－△Pa式中，△pa为气体流动时，克服进气系统阻力而引起的压降(kPa)。一般可写成

式中——管道阻力系数；——进气状态下气体的密度；V——管道内气体的流速（m/s）。可见，△pa主要取决于各段管道的阻力系数和气体流速。若大、V高时，△pa增加，使pa’下降。管道阻力系数、转速和负荷对进气压力的影响1）管道阻力系数管道阻力大，管道阻力系数大，△pa大，Pa’降低。2）管道内气体的流速负荷减小，发动机转速高，气体流速增加，△pa大，引起Pa’下降。

2．进气终了的温度Ta’

Ta’高于进气状态温度，Ta’越高，充入气缸的工质密度越小，φc值愈低。引起Ta’升高的原因是:1）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热。2）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。转速和负荷对Ta’的影响1）转速：当负荷不变而转速增加时，由于新鲜工质与缸壁等接触时间短，传热量少，所以Ta’稍有下降。2）负荷：当转速不变而增加发动机负荷时，缸壁等零件温度升高，Ta’有所上升。措施：将高温排气管与进气管分置于气缸两侧，控制进气预热，适当加大气门叠开角等，降低Ta’。3.残余废气系数1）增加，φc降低，燃烧恶化，油耗、排放增加，2）压缩比提高，残余废气系数减小。3）排气压力高，废气多，充气效率降低。4）排气系统阻力大，排气压力高，废气多。4．进排气相位角由于进气门迟闭而＜1,新鲜充量的容积减小,但Pa’值却可能因有气流惯性而使进气有所增加,合适的配气定时应考虑ξPa’具有最大值。5．压缩比压缩比增加,压缩容积减小,残余废气量随之减小,因而φc有所增加。6.进气状态

进气温度升高，进气压力下降均会使进入气缸充量的密度减小，绝对进气量减少，对充量系数影响不大。

提高充量系数措施降低进气系统的阻力降低排气系统流通阻力减少对进气充量的加热结构一定,即εc一定合理选择进、排气相位角谐振进气与可变进气支管第三节提高发动机充量系数的措施一、降低进气系统的流动阻力

1．降低进气门处的流动损失进气马赫数：进气门处气流平均速度与该处声速之比进气马赫数反映气体流动对充量系数的影响。当M超过一定数值时，大约在0.5左右，充量系数急剧下降。减小气门

流动损失的具体措施加大进气门直径增加进气门数目改进配气凸轮型线改善气门处流体动力性能减少进气道的阻力：

气道通路断面应有足够的面积，各断面要避免突变。进气道内部过渡圆角半径应大一些，避免急剧转弯等。

减少进气管的阻力：

进气管必须保证足够的流通截面积，管道表面光洁，避免急转弯及流通截面突变，以减少阻力。为保证各气缸进气均匀，各缸进气管独立，长度尽可能一致。进气管的整体走势和内壁断面形状要满足使新鲜充量在气缸中形成涡流的要求。减少空气滤清器的阻力：

加大通过断面，改进滤清性能，创制低阻高效滤清器等。在使用中要经常清洗滤清器，特别要避免纸芯的油污堵塞，及时更换滤芯等。２．减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力二、降低进气系统的流动阻力新鲜充量在吸入过程中，受到进气管、进气道、气门、气缸壁和活塞等一系列受热零件的加热，引起温升。进排气管两侧分开布置，可以避免或减少高温排气管对进气的加热，有利提高充量系数。

三、降低进气系统的流动阻力降低排气系统流通阻力，使气缸内废气压力下降，减少泵气功。

将排气道的一部分做成扩压形，降低了气缸内与排气管内的压力差，降低了气缸内废气压力，降低泵气功。

选择良好的排气支管的流型，避免排气道内截面突变、急转弯和凸台，有助于降低整个流通阻力。

在满足必要的消声效果要求下，降低消声器的流通阻力。

四、合理选择进排气相位角

转速一定，存在相应的最佳进气门迟闭角度。

利用气门可变正时技术，在全部转速范围内提高充量系数。

具体措施：

１、无凸轮的电磁气门驱动机构

２、液压气门驱动机构。

３、可变凸轮机构(VCS，VariableCamshaft

System)

４、可变气门定时(VVT，VariableValve

Timing)。五、谐振进气与可变进气歧管

谐振进气和可变进气歧管，都是利用进气管的动态效应来提高充量系数。具体措施：

１、适当调整进气管长度、直径等进气系统

参数。

２、可变长度进气歧管。

３、双通道可变进气歧管。

可变长度进气管双通道可变长度进气管1—空气滤清器2—节气门3—转换阀4—转换阀控制装置5—发动机电子控制单元1短进气通道2—旋转阀3—长进气道4—喷油器5—进气道6—进气门

1.为什么发动机进气门迟后关闭、排气门提前开启。提前与迟后的角度与那些因素有关？3.影响充量系数的主要因素有哪些？4.提高发动机工作转速，从换气方面会遇到哪些阻碍因素，如何克服？5.什么是进气管动力效应，怎样利用它来提高充量系数。什么叫进气马赫数?

选做4题

作业谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH一本万利工程1、背景驱动2、盈利策略3、选菜试菜4、价值创造5、完美呈现6、成功面试7、持续改造（一）、一本万利工程的背景驱动

1、什么是一本万利

2、餐饮时代的变迁菜单经验的指导方针运营市场定位的体现经营水平的体现体现餐厅的特色与水准沟通的工具餐厅对顾客的承诺菜单承诺的六大表现1、名字的承诺2、质量的承诺3、价格的承诺4、规格标准的承诺5、外文翻译的准确6、保证供应的承诺

1、顾客满意度餐厅价值、价格、合理感、愉快感、安心感、美味感、便利感、满足感、有价值感、喜悦感、特别感2-2、初期投资餐厅面积、保证金、设备投资、店铺装潢、器具用品投资、制服选定、菜单制作2-1、开业准备厨具、供应商选定、设计、用品选定、餐厅配置、员工训练、餐厅气氛、促销方式3、经营数据营业额、客流量、成本率、人均消费、顾客回头率、出品速度、人事费用菜单内容决定决定相关相关决定决定决定决定以菜单为导向的硬件投资

1、餐厅的装修风格2、硬件设施服务操作3、餐厅动线4、餐具与家俬5、厨房布局6、厨房设备菜单设计正果1、能诱导顾客购买你想让他买的餐点2、能迅速传达餐厅要表达的东西3、双赢：顾客喜欢、餐厅好卖餐厅时代的变迁食物时代硬体时代软体时代心体时代食物食品饥食饱食品质挑食品味品食品德惧食体验人们正在追寻更多的感受，更多的意义更多的体验，更多的幸福（二）盈利策略1、组建工程团队2、确定核心价值3、确定盈利目标4、确定客单价5、设计盈利策略6、确定核心产品谁来设计菜单？产品=做得出来的物品商品=卖得出去的物品商家=产品具备商品附加值物（什么产品）+事（满足顾客何种需求）从物到事从食物到餐饮从吃什么到为什么吃产品本身决定一本，产品附加值决定万利从生理到心理从物质到精神从概念到五觉体验创造产品的五觉附加值体验何来

一家企业以服务为舞台以商品为道具，让消费者完全投入的时候，体验就出现了PART01物=你的企业卖什么产品+事=能满足顾客何种需求？确定核心价值理念核心价值理念1、卖什么样的菜2、卖什么样的氛围？3、如何接待顾客？卖给谁？卖什么事？卖什么价？企业目标的设定1、理论导向的目标设定2、预算3、制定利润目标费用营业额亏损区利润区临界点变动费用总费用营业额曲线费用线X型损益图利润导向的目标设定确定目标设定营业收入=固定成本+目标利润1-变动成本率-营业税率例：A餐厅每月固定成本40万，变动成本50%，营业税率5.5%，目标利率每月8万，问A餐厅的月营业收入：月营收入=（40+8）÷（1-50%-5.5%）=48÷0.445=108万测算损益平衡点保本线=固定成本1-变动成本率-营业税率例：A餐厅保本线=40÷（1-50%-5.5%）

=40÷0.445

=90万定价的三重意义2、向竞争对手发出的信息和信号1、是利润最大化和最重要的决定因素3、价格本事是价值的体现定价由此开始1、评估产品、服务的质量2、寻求顾客价值与平衡点3、以价值定义市场确定客单价盈利占比策略

占比策略内部策略销售占比占比策略内部策略10%40%10%20%20%（三）、选菜试菜1、ABC产品分析2、产品的确定（食材、口味、烹调、餐饮）3、成本的确定ABC分析策略毛利率营业额CBACABBACCCAA营业额C毛利A优化、提升增加销售双A双赢ABC顾客商品涨价保留亏本商品删营业额A毛利C顾客超额、成本过高有意义的保留无意义的删除双C双输菜单内容选择的标准因素成本设备厨师技术操作空间菜系风格吻合度品质可控度原料供应顾客喜好菜单协议度（销售目标、颜色、口味、造型、营养等）产品类别确定的四个方面1、按食材确定比例2、按口味确定比例3、按烹饪确定比例4、按餐饮确定比例

（无酒精饮品、含酒精饮品比例）框架依据操作依据目标依据成本依据试口味成本操作第一次试菜的内容精确的成本核算—五个关键词1、净料率（一料一控、一料多档）2、调味料成本（单件产品、批量产品）3、燃料成本4、统一计量单位5、标准食谱成本卡试口味餐具造型色彩第二次试菜的内容四料构成表1、符合思想审定2、符合目标审定3、符合定位审定4、符合框架审定四平构成表(四)、创造价值1、定价策略的确定2、提升双A核心产品的附加值3、增加更多的顾客选择性顾客会记住的价格最低价人均消费热门畅销品商品较多的价格带最高价产品价格和观念价值永远是不一样的，体验经济时代出售的不是产品价格，而是观念定价与确定价格的区别确定价格产品、服务主导思路确定一个易于销售的价格由企业根据成本以及和其他企业的比较确定定价基于顾客的价值私立评估价值、确定等级在顾客和企业的来往过程中确定企业定价三大策略1、薄利多销策略2、相对稳定价格策略3、高价位价格策略提升产品附加值的“十大绝招”三好七增名字好卖相故事服务选择文案时间体验健康推广感觉“附加值”提升产品附加值的“两大前提”一好味道二品质确定好卖相美色器形设摄状增健康少油汤汁盐多有机养生品种增时间原材料生长原材料获得制作耗时美味时间要求增文案—文字叙述九问1、餐点是什么？2、如何烹调制作？3、如何呈现？4、有何故事？5、有否独特的口味？6、有否体现品质等级？7、食材的来源？8、有何独特的体验？9、对人有何好处？一料多烹多吃多味增选择增推广易拉宝台卡小画册传媒宣传销售人员介绍POP（五）、完美呈现1、专业团队的选择与合作2核心价值的呈现平面制片摄影助理摄影师食品造型翻译修图师文案设计师跟印完稿员餐饮行业中照片的功能的三个层次传递信息吸引顾客传播文化菜式拍摄菜式拍摄的本质是静物拍摄最根本的原则是对你的店铺产生愉悦感不仅仅要让顾客看见，更要问道和尝到照片对菜单设计师的要求对餐饮行业有一定的了解了解餐厅的定位有全局观和预见性善于沟通对平面设计师的要求熟练掌握各类设计软件Photoshop,Indesign,Illustrator,Coreldraw等色彩管理知识印刷机装帧知识深厚的美术功底眼光和创意——了解潮流趋势字体整体性板式美观度图片板式的五个建议1、餐厅的风格吻合度2、桌面的大小