第3章--发动机的换气过程.ppt

1、第三章发动机的通风工艺，第一节第四冲程发动机的通风工艺第二节第四冲程发动机的膨胀系数第三节膨胀系数改进措施第四节可变技术，本章的主要内容，第四冲程发动机的通风工艺评价指标膨胀效率v 4冲程发动机通风工艺改进措施可变技术(简)，第一节第四冲程发动机的通风工艺，所谓通风(即旧充电的新)在以前的循环中燃烧目的：排出废气，想要更多的新气体。通风的好或坏过程：直接影响发动机的动力、经济指标和汽缸的热负荷。一、打开通风过程、排气门的进气阀关闭。实际曲轴拐角4100-4800。1.在自由排放阶段，气体被缸内的压力挤出，气体进入超临界状态(超音速)。特征：高外流速度，最大排量(60-70%)，伴随着特殊的刺耳

2、噪音，排气门打开的瞬间与排气提前角度相关，排气有锐角，充气作用失去w，但充气冲程消耗；否则，反之亦然。排气振幅必须适当，不能太大或太小。通常=300-800。2 .在强制排气阶段，活塞从下向上挤出，活塞从气缸向上挤出废气。在此阶段，气缸压力高于排气管压力9.8kPa。这种差异主要是因为排气门的节流，流量越高，差异就越大。在排气末端，排气门关闭，因此阀门打开度小，节流效果增强，通常排气晚闭后关闭角度=100-350。太大了，废气可以逆流。3 .进气阶段，由于节流作用，气缸内的负压；让新鲜媒体进入圆筒。进气阀：提前打开：进气初期气流通道增加=0-400延迟关闭：使用惯性进气=40-800。目的：延

3、长进气时间，增加新鲜充电量。进气损失x:克服阻止活塞下行的阻力消耗的任务，因为进气过程中气缸内的压力低于大气压力。4 .通过阀门炮口和燃烧室切换，排气和进气过程之间有两个阀门同时打开的现象。非增压发动机的气门堆栈开口角通常为20-600。适当的阀门堆叠角度：可减少残留废气，增加吸入气体。增压发动机气门的开角可以增加很多，进行燃烧室切换。第二，通风损失和泵气损失，通风损失包括排气损失和进气损失。1.排气损失：排气损失=自由排气损失w强制排气损失y自由排气损失w等于膨胀作业的减少。强制排气损失y是用于从气缸中导出废气的操作。2 .进气损失工作x，进气系统的气体为克服进气吸入而消耗的工作。通风损失的

4、原因：排气门提前打开。活塞向上排放废气；气体流量损失；克服进气过程的真空吸气。泵气体损失作业，大小：X Y-u。实际动力计将(W u)视为指示力，将泵气体损失作业(X Y-u)视为机械损失。最有利的排气导引角，最有利的排气导引角应最小化(WY)的总和。早期和后期排气门面积以太小的速度增加，第二节四冲程发动机的膨胀效率，第一，膨胀效率(膨胀系数)1。定义实际进入汽缸的新鲜充填量与进气状态下汽缸工作容量的充填百分比。样式：实际充填的重量、质量和体积；理论填充的重量、质量和体积。进气状态，不增压：空气滤清器后部机构的气体状态，通常带进区域大气状态。压力增加：增压器出口状态。意义：显示每个循环的新鲜填

5、充量装满气缸的程度。膨胀效率是衡量通风过程完成度的重要指标。由于进气阻力等因素，实际进入气缸的新鲜填充量必须小于理论气象状态下充满工作体积的新鲜填充量。2 .实际测量值始终小于1，理想值为1。柴油机：0 . 750 . 90；汽油引擎：0.700.85。、第二，填充效率分析公式，填充气缸的新鲜填充=气缸内气体的总质量气缸残余废气质量，膨胀效率分析公式，第三，分析影响膨胀效率的因素，膨胀效率数学表达式：剩余废气系数；Pa气体分配定时；压缩比；Ps，Ts (pa，Ta)进气(进气结束)时的压力和温度。1、进气最终压力2、进气最终温度3、压缩比4、剩余排气系数5、进气压力和温度PS、Ts、1、进气最

6、终压力、发动机进气系统的结构决定。引擎使用量n .对于进气系统：如果大气压力P0保持不变，则为p，pa；p气体过流吸入系统引起的压降；被称为流体力学：v与n成正比。也就是管道阻力。管道的v气体速度；R0大气比重；P0=Pa-P，P，Pa根据n关系：P根据n关系更改(特定时间)P 0 n Pa根据n关系更改(特定时间)Pa 0 n，1)根据n关系更改(适当的时候)，n1 n(采用可变气门正时技术)，2) Pe关系，柴油机：Pe Pe，柴油机，基于Pe的汽油发动机，柴油机负荷调节质量调整：供给变更，供给进气口变更，变更；汽油发动机负荷调节：入口气体变化，基本不变。负载、节流开启、进气阻力。2，进气

7、端温度，TaT0，Ta=T0 T. T生成：新气体和高温零件接触加热；新气体和剩余废气混合；气体流量损失操作转换为热；减少废气加热进气(汽油发动机)Ta的主要方法：尽可能排出废气。在吸入过程中抑制新气体的温升值。3、压缩比、压缩比、压缩体积、残留废气。4、剩余废气系数排气最终压力Pr的水平直接影响剩余废气量、Pr、缸内剩余废气量；Tr，t .进气排气门的开口大，压缩比高。5，进气压力和温度PS、Ts、进气温度Ts越大，进气压力PS越小，进气汽缸充填密度越小，绝对进气气流越小，但影响越小。提高三节膨胀效率的方案主要有两个方面：进气系统的流动阻力：路径阻力减少，局部阻力(节流阻力)；合理选择煤气时

8、机。一、减少进气系统的流动阻力，一.进气阀是整个进气系统中气流通道截面最小、气流阻力最大的地方。1)保证尽可能多的阀通过能力的面值表示阀通过能力，2)进气马赫m值小于0.5时，进气马赫Ma是进气阀中气体的平均速度VM与相应声速c的比率。如果Ma超过特定值(0.5左右)，v将急剧减少。限制Ma值对高速引擎尤其重要。3)阀门直径和阀门数量，进气阀直径增加气流路径截面面积扩大。实际上，进气阀直径大于排气阀直径的20%。增加阀数：使用第二行或第三行第二行，但使阀控制复杂化。4)适当增加气门升程、气门升程，改进凸轮轮廓设计。气门升程最大备用门升程与气门盘直径的比率L/d为0.260.28。提高阀内流体力

9、学性能，例如从阀头到杠杆体的过渡形状、阀和阀座的锐边等。改进气体分配机制的措施，2，进气机构和进气口，一般要求：确保足够的流动剖面，防止急回转和剖面急剧变化，改善管道表面的光洁度。表面加工，循环区域路径阻力。管剖面造型：管剖面面积相等时的矩形阻抗d型阻抗圆形阻抗；汽油引擎考虑雾化、蒸发、经常是d型或矩形截面进气机构。柴油机没有蒸发问题，多使用流动阻力小的圆形截面进气机构。入口、旋转半径r、表面光洁度、每个喷嘴和垫片孔对流阻。入口设计还考虑了组织进气涡流。在发动机维护装配过程中，确保进气口、横截面和其间添加的密封孔都对齐。几种不同形式的过滤器：3，尽可能减少阻力，以确保空气过滤器、空气过滤器效果

10、。空气滤清器阻力取决于过滤器结构(微孔纸过滤器、锯切过滤器)。空气滤清器的作用：防止灰尘、杂质进入气缸，减少磨损，延长寿命；完成进气消声器。对于过滤器：在使用过程中要定期进行清洁和维护，避免产品刻度，增加阻力。请及时更换过滤器(过滤器很脆弱)。二是煤气时机的合理选择，1 .气体定时入口和出口早期开闭角度上方停止点的相对位置。下停止点前面的排气排气排气线角3080；上止点后关闭排气延迟闭合角度1035。上停止点前吸气提前角040；停止点后关闭吸气延迟闭合角度4080。在四个角度中，进气延迟关闭角度最重要，由于惯性力限制，进气出气门不能开得太快，必须有提前打开角度。对于排气损失，排气仙度大小是关键

11、。在吸入情况下，吸入器延迟关闭角度是关键。总的来说，进气延迟闭合角度是最重要的。我认为，如果一台发动机的进气延迟闭角发生变化，天气时机就会不同。2 .气体计时取决于n。图1显示了在特定时间内不同转速、气流惯性的最佳充气量不同。1 2 n1 N2 n图1(特定)图2 (21)图2表明，随着分配定时的变化，对应于最佳膨胀大小的速度也不同。3 .改变阀门正时，随着n的变化关系，不同的发动机速度，不同的气流惯性，对进气有利，阀门开闭延长时间，即最有利的(阀门正时)必须不同。吸入引起的延迟闭合角的变化。问：在其他空气分配中，最大膨胀值与n的速度如何变化？与最大膨胀值相对应的速度随着吸入延迟角度的增加而增

12、加，而最大膨胀值表示下降趋势。不同进气延迟角度对膨胀效率的影响，右图为两个不同进气延迟闭合角度(=40和=60)处的和曲线。4 .决定有利分配计时的原则是，对于以固定速度工作的引擎，应以工作速度选择最佳分配计时。对于汽车引擎：主要考虑高速度，应选择与最大功率相对应的速度的最佳气体计时。也就是说，必须选择高速。原因：高速发动机速度快，得到好的膨胀效率和动力，进气延迟角度要大一些。卡车：主要考虑爬坡能力，以与最大扭矩相对应的速度选择最佳分配时机。也就是说，必须选择低速单位。原因：卡车的情况下，强烈的爬坡能力与最大扭矩相关，最大扭矩的情况下速度低，充气效率和动力优秀，所以入口延迟角度必须小。第四部分

13、可变技术(VVT，Variable Valve Timing)是引擎可变阀计时技术的缩写。发动机可变气门正时技术是近年来逐渐应用于现代汽车的新技术之一，发动机使用可变气门正时技术，可以提高进气充电量，增加充电系数，进一步提高发动机的扭矩和功率。第一，根据使用条件(速度、负载)变化的可变技术，改变引擎系统结构参数的技术。汽车发动机既要满足高功率化的要求，又要保证中速、低速、中小型负荷的经济性和稳定性。主要有可变进气长度、可变气门正时、可变气门升程、可变进气涡流等技术。1，可变进气长度(直径)，进气歧管的要求是安装高速、大功率、粗短进气歧管。中、低速、最大扭矩需要安装细长的进气歧管。2，可变进气歧

14、管直径系统，转换阀谐振器方式，可变进气歧管直径会导致所有速度的扭矩增加平均8%，最大扭矩增加12%-14%。里卡多旋转阀程序，2，可变阀定时，4冲程发动机对阀定时的要求如下：随着速度的增加，进气延迟角度和排气引线角度必须增加。空转过程中阀门开度要小，随着旋转速度的增加，阀门开度要大。可变气门正时吸气期间可变，2，可变进气排气管道长度技术，进气和排气管道间歇进行，因此，在特定进气歧管条件下，可以在进气阀门关闭前提高进气压力，并使用可用于提高充气效率的进气、排气管的压力波提高进气压力。压力波增压系统具有结构简单、惯性小、响应快等优点，适用于经常变化的工作条件下的车辆。分为惯性效应和波动效应两类。波

15、动力机制，闭合端：压缩波反射：压缩波东波；扩展波反射：扩展波东波；开口端：压缩波反射：扩展波整形波；膨胀波反射：压缩波整形波。1、进气歧管的惯性效应，进气冲程前半部分活塞下进气导致缸内负压，新鲜工作液在进气歧管流入时沿进气歧管向外传播，传播速度为声速。如果负压波传递到像调节器一样的空腔开放端，则从开口端向气缸方向再反射正压波，如果吸音管长度合适，则从负压波返回到入口阀所需的时间对应于从入口阀关闭所需的时间，即正压波返回到入口阀时，正向进水阀关闭之前的时间，从而增加入口阀上的进气压力，达到增压效果。2，进气歧管波动效应，进气阀关闭后进气歧管空气柱继续波动，影响各缸的进气空气，这称为波动效应。进气阀关闭后，由于急停，进气歧管中流动