第三章_发动机的换气与增压.ppt

1、1,第三章 发动机的换气过程与增压,2,教学重点： 1 掌握增压的概念、目的、主要类型 2 掌握涡轮增压器的结构和工作原理 3 掌握发动机换气过程的特点及充气效率的计算 4 掌握影响充气准备效率的因素及提高充气效率的措施 教学难点：换气过程,3,提高发动机功率的途径：,改变结构参数-增加i、Vs(D、S)，减少，但体积和重量会增加; 提高转速提高n,但充气效率和机械效率会减少，机件寿命缩短，噪音大; 提高平均有效压力Pe可行。 方法: 提高充气效率 增加充气密度（增压）,第一节 增压技术基础,4,增压器的发展,发动机增压技术来自于德国人的创意 1880年德国人开始研究增压技术，并在一战期间应用

2、于飞机上-机械式增压器，使得航空发动机轻量化。 1909年瑞典人Buchi博士提出采用废气涡轮增压-不被多数人接受。1911年苏而寿（Sulzer）兄弟公司在瑞典成立，Buchi成为该公司的总工程师。 直至1917年，废气涡轮增压器开始获得实用。此后又逐渐出现了复合式增压器、气波式增压器、冲压式增压器。 1925年，废气涡轮增压器很快在欧洲、美国和日本获得了生产权。 二战期间美军也将废气涡轮增压器应用于作战飞机。,5,真正使得废气涡轮增压技术发展并逐渐成熟的是美国人。 20世纪40年代后期，航空燃气轮机的出现引起了材料技术与设计方面的重大革新，引发了径流涡轮机的研究，发明了滑动轴承使废气涡轮增

3、压器转速达到15,0000-17,0000rpm。 1952年，使用康明斯废气涡轮增压发动机的赛车在赛道的比赛中夺得冠军。 1954年康明斯生产出了一系列型号的发动机，VT12、6缸NT，NRTs和JTs 。同年，沃尔沃生产了首台使用废气涡轮增压技术的柴油卡车TD96AS，额定功率为185马力，与自然吸气式D96AS相比提高了35 马力，同时还有着不错的燃油经济性。,6,一 增压的概念 增压：以某种方式提高进气充量的密度，提高进入汽缸的新鲜空气量。 二 增压的目的 通过增加充气量，提升发动机动力（功率，增大扭矩）和燃油经济性，同时减少发动机有害废气排放量。 一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功

4、率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。,7,常见的1.8T涡轮增压发动机，经过增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量略高于1.8发动机。 增压是提高发动机强度的有效措施，也是发动机在高原地区恢复功率的主要手段。,带“T”的轿车：排量后面加上一个T ，如宝来的1.8T ，T就是代表着涡轮增压:Turbo-Supercharger 。,8,boost-increase the value,9,三 发动机增压的衡量指标,增压比：增压后气体压力与增压前气体压力之比。,汽车发动机中常用的增压比为1.82.0。,10,四 发动机增压的类型,按照实现增压所提供的能量分： 机械增压-

5、“超级增压器”（Supercharger） 废气涡轮增压-Turbocharger 复合增压 谐波增压（汽油机） 气波增压,按增压压力分（ pb 压气机出口压力）： pb0.17MPa低增压； 0.17MPa0.35MPa超高增压,11,1 机械增压 结构原理 发动机曲轴直接驱动机械增压器的涡轮（转子），对进气进行压缩。 这种方式提出最早，但其优点与缺点同样突出。用于小功率发动机。 豪华车代表车型有奔驰C200K，发动机为直列四缸1.8升的小型d级车，在2500rpm 时达最大扭矩230Nm，综合油耗只有8.8L/100km。,12,典型的机械增压系统,安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接

6、，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器旋转。,13,优点： 1 机械增压器从发动机直接获得动力，所以介入直接，油门响应迅速-无滞后（油门加大，增压同步起效）； 2加速流畅，无迟滞和突然爆发。当发动机转速达到4000转以上时，车子的推背感和加速性更为明显。 3与废气涡轮增压相比，没有排气背压，泵气损失小，排气温度高，可以提高催化转换器的转换效率； 缺点： 由发动机曲轴带动，消耗了部分输出功，且功耗随着增压比的升高而迅速提高。 适合于高速小功率的汽油机,增压压力Pb不能过高: Pb .1600.170MPa,14,2 废气涡轮增压 结构原理 压气机与涡轮同轴相连，构成涡轮增压器。涡轮在排气能量的推动

7、下旋转，带动压气机工作，实现进气增压。 广泛应用于柴油机。,图3-2,豪华车代表车型有萨博9-3 2.0T、VOLVO S80 2.5T 和VOLVO S80 2.9T6。 大众旗下的宝来1.8T、帕萨特1.8T 、奥迪A6/A41.8T。,15,16,17,优点： 利用了废气的能量。增压效率高于机械增压。 缺点: 1 涡轮迟滞是涡轮增压发动机面临的最大难题：启动时低速运转，废气排量小，增压不能同步起效； 2 在低转速时，涡轮增压器没有介入，同时废气仍然要驱动涡轮旋转，排气没有自然吸气发动机顺畅，此时的发动机扭力输出要比同等排量的自然吸气式发动机还要弱； 3 发动机的转速升高到3000 转以后

8、，涡轮增压器突然介入，这个时候产生的动力将陡增。这种动力的突然增加影响了动力输出的平顺性，给驾驶舒适性带来一定影响。,18,机械增压:低转速时扭力输出大，但是高转速时功率输出有限（受发动机转速局限）； 废气涡轮增压:高转速时功率输出强大，但低转速时力不从心。,发动机的设计师们于是就设想把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩和高速功率输出的问题。,讨论,19,3 复合增压,机械增压+涡轮增压 2005年，大众开始将这套技术装配到大量生产的民用车型高尔夫1.4TSI上，这套系统被称作“双增压-Twincharger”。,20,有两个增压控制阀,一级增压,二级增压

9、,21,发动机在双增压器的作用下最大输出功率为125kW，最大扭矩为240Nm。从0 至100km/h 只需7.9 秒。1.4L动力达到2.5L发动机水平，但油耗却降低了20，平均油耗只有7.2L/100km。在1750rpm 就发出了最大扭矩240 Nm，并一直到4500rpm。 优点是适合全部工况。 缺点是结构复杂，在高转速区域的动力表现并不突出。 按大众公司的解释，性能并非这台发动机的主要诉求，动力输出的顺畅度与经济性才是重点。 大功率柴油机上用的较多。,22,4 气波增压： 利用进气及排气系统中的波动效应来压缩进气，著名的气波增压器(Comprex)就是其中之一。 这种系统低速增压性能

10、好、加速性好、工况范围大；但尺寸大、笨重、噪声大，不太适合安装在体积较小的轿车里面。,图3-5,23,24,五 发动机增压的优缺点,改善了发动机性能： 提高了内燃机机械效率； 提高了内燃机的指示热效率； 改善了燃烧过程。 增加了发动机的比功率； 扩大了内燃机高原适应性； 有利于降低有害气体排放和噪声。,增加了柴油机的机械负荷； 增加了柴油机的热负荷。 增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷又要增加。虽然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加。,优点：,缺点

11、：,25,小结： 从实际应用的情况来看，较为常见的是涡轮增压和机械增压，其中涡轮增压占了绝大部分，而机械增压则在近年来重新得到重视，发展较快。 插曲：惯性进气涡轮增压器,26,四 增压中冷,1 何谓增压中冷？ 通过布置在压气机和气缸间的中间冷却器对增压后的空气进行冷却，降低其温度的措施。 2 为何设置增压中冷？ 空气因压缩温度会增加；发动机废气有上千度，会对增压器吸入的空气加热。高温充量在柴油机中引起增压条件下进气密度减小，功率下降。汽油机中增压温度升高，除与柴油机一样功率下降外，最主要的是爆震倾向增加。所以需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。,27,简单的涡轮增压系统的工作原理,

12、28,29,3 使用中冷器的优缺点 中冷器可带走压气机的压缩热和废气传热，降低增压器压缩后空气的温度,提高汽缸内氧气的量,从而让发动机产生更高的功率。 中冷器同时代来了安装成本的提高，发动机仓因安装中冷器位置布置困难。,一般，当增压空气的压力超过0.15MPa时，就值得采用中冷。 增压空气温度每降低20K，废气温度约可降低20K，燃油消耗率可减少3g/kW.h。,30,4 增压中冷方案,闭式空水中冷：中冷器中冷却介质采用内燃机冷却系统中的循环水。该方案结构与布置简单，但不能将增压空气温度冷却较低。 分开式空水中冷：中冷器采用独立的冷却介质。该方案可提高中冷器的冷却效率，能将压缩空气温度降到较低

13、。结构要复杂些，布置上会增加难度。 共用冷却风扇空空中冷：中冷器装在内燃机散热器前或后，依靠风扇和车辆行驶时地空气气流冷却增压空气。该方案由于最少的能量消耗而得到广泛应用。 独立冷却风扇空空中冷：中冷器带有独立的冷却风扇，它可由直流电动机或空气涡轮带动。,31,第二节 废气涡轮增压器的结构和工作性能,一 废气涡轮增压器的结构 废气涡轮增压器主要由压气机和废气涡轮组成。,离心式压气机,径流式涡轮,中间体,32,33,二 径流式涡轮,1 功用：将发动机废气所拥有的能量尽可能多地转化为涡轮旋转的机械功。,2 组成原理： 进气壳：废气顺畅流入 喷嘴环：废气经喷嘴环，使气流速度增大、动能增大 工作轮：高

14、速气流驱动工作轮高速运动，带动压气机工作轮转动 排气壳：废气作功后顺畅排入大气或废气锅炉,34, 涡轮中气流参数的变化 喷嘴进口：通道收缩，速度增加，压力、温度下降-部分压力能转化为动能； 喷嘴出口到工作轮进口：空间没有变化，参数不变； 工作轮：气流在渐缩的叶轮通道中向心流动而膨胀，推动涡轮旋转，压力、温度、速度下降-将动能和压力能转化为涡轮的机械能。 部分动能未得到利用-余速损失。,P-压力；C-流速； T-温度；-转速,涡轮效率T排气能量转换为机械功的有效程度：T=WT/HT 损失：流动、撞击及余项损失。,35,三 离心式压气机,1 结构原理： 进气道：收集气流顺畅进入工作轮 工作轮：对气

15、体压缩 扩压器：工作轮出口气体进一步压缩 涡 壳：使增压气体顺畅进入气缸,空气流经压气机时，完成一系列的能量传递和转换，将涡轮传递给压气机叶轮的机械功转变为空气的压力能。,36,关于涡轮,由于汽油发动机转速范围宽，空气流量变化大，因此涡轮增压器的压缩叶轮外形是复杂的三元曲面超薄壁叶轮片，一般有1230片叶，呈放射线状曲线排列，叶片厚度只有0.5毫米以下，采用铝材用特殊铸造法制作。叶轮形状角度越合理，质量越轻，叶轮的启动就越灵敏，涡轮增压器的天生缺陷“反应滞后”也就越小。 涡轮迟滞涡轮是具有一定质量的运动部件，要把它从静止状态加速到10万转/分钟以上的转速需要时间。发动机怠速或低转速时，排气量小

16、，涡轮转速低；急加速时，就突然需要很大的进气量来提高发动机的动力输出，而涡轮叶片需要一定的时间才能提高其转速，增大进气，虽然这个时间不算长，但驾驶起来会有明显的滞后感。这种现象叫做涡轮迟滞。 所以在起步和低速状态下急加速时，驾驶者会明显感到有些力不从心，但发动机转速上升以后，就会有动力陡增的感觉。,37,2 压气机中气流参数的变化,进气道内：空气在真空吸力作用下进入，通道收缩，速度增加，压力、温度下降-部分压力能转化为动能； 工作轮处：叶轮推动气流做离心运动，压力、温度、速度增加-吸收了叶轮的机械能，转变为压力能和动能； 扩压器处：在扩压器的环形空间内速度减小，压力上升，因压缩和传热温度上升-

17、动能转化为压力能； 压气机壳内：动能继续转化为压力能；,P-压力 C-流速 T-温度,38,四 压气机与涡轮的关系,1 转速平衡：压气机与涡轮的转速相等，称为增压器转速； 2 流量平衡：经压气机压缩的工质（燃料+空气）流量等于流过涡轮的燃气流量； 3 功率平衡： 稳态工况下,39,五 增压器的使用,增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。,40,使用涡轮增压发动机应注意一些问题：

18、1 发动机启动后应怠速运转一会儿，使润滑油达到一定的工作温度和压力，以免突然增加负荷时因轴承无油而加速磨损，甚至卡死。,2 停车时由于增压器转子转动具有一定惯性，所以发动机不要立即熄火，应怠速运转一段时间，以使增压器转子的温度和转速逐渐下降。立即熄火会使机油丧失压力，转子靠惯性转动时得不到润滑而损坏。 3 经常检查机油油量，避免因缺少机油而导致轴承失效及转动件卡死。,41,4 定期更换机油及机滤，因全浮动轴承对润滑油的要求很高，应使用厂家规定牌号机油。 5 定期清洗更换空气滤芯，空滤过脏会造成进气阻力增加，使发动机功率下降。 6 经常检查进气系统的密闭性，漏气会使灰尘吸入增压器及发动机，损坏增

19、压器和发动机。 7 由于涡轮增压器转子轴承精密度很高，维修及安装时的工作环境要求很严格，所以增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修。,42,第三节 车用发动机的增压系统,一 恒压增压系统 结构特点：所有汽缸的废气都接到一根排气总管上，然后再引向涡轮的的喷嘴环，由于排气总管截面积和长度较大，同时各缸排气相互交替补充，使得排气总管中的压力波动很小，进入涡轮前的废气压力基本上恒定，故称为恒压增压系统。,恒压增压系统 脉冲增压系统,43,恒压增压系统,恒压增压系统,44,增压柴油发动机的理论循环： 3-a:为发动机进气过程； a-c:为发动机压缩过程； C-z:为发动机燃烧过程； Z-b:为发

20、动机膨胀过程； b-5-4:为发动机排气过程；排气背压为pT,可见进气压力高于排气压力和大气压力。,在柴油机排气阀开启瞬间，气缸中燃气状态为b，如果让燃气在理想涡轮机中完全膨胀至大气压力，涡轮机可能从废气中获得的最大能量是b-f-1-b.,45,在排气初期，气缸中压力和排气管压力的差值较大，面积b-e-5-b为废气由b膨胀到排气管内压力PT所消耗的能量E1，它转变为热量加热废气，使实际进入涡轮的废气状态由e变为e,在涡轮机内沿e-f线膨胀到p0.,面积2-4-e-f-2表示废气在恒压涡轮内的膨胀功，用符号E2表示。该面积由两部分组成：面积2-4-5-1-2为活塞推出废气所做的功; 真正废气中可

21、用的能量仅为面积1-5-e-f-1.,46,二 脉冲增压系统 为利用在恒压系统中损失的那部分能量（面积b-e-5-b)，采用脉冲增压。 特点：尽可能将气缸中的废气直接而迅速地送到涡轮机中。,结构：涡轮机尽量靠近气缸，把排气管做得短而细，并且为了减少各缸排气中压力波的互相干扰，用几根排气支管将相邻发火气缸的排气相互隔开。排气管内的压力是周期性波动的。由于涡轮是在进口压力有较大波动的情况下工作的，所以称为脉冲增压系统。,47,刚开始排气时，节流损失很大，但排气管压力迅速升高，并接近气缸压力，因而总的节流损失大大降低。,脉冲增压系统,48,两种增压系统的比较： 由于脉冲增压系统部分利用废气的脉冲能量

22、，所以系统的可用能量比恒压系统多； 脉冲增压系统中，压力波动较大，对气缸扫气有明显好处； 脉冲增压系统中，排其管容积较小，当柴油机负荷改变时，排气的压力波立刻发生变化，并迅速传递到涡轮机，引起增压器较快的变动，所以脉冲增压的加速性能好； 从废气涡轮的效率来看，脉冲系统的涡轮平均绝热效率比恒压系统的略低（多根排气管单独输气）； 脉冲系统的废气瞬时流量也是周期变化的，其瞬时最大流量比恒压系统的流量大。其涡轮尺寸较大，排气管结构也复杂。在一台柴油机上，有时不得不采用几个废气涡轮增压器。,49,第四节 四冲程发动机换气过程及评价,一 发动机换气过程 发动机的换气过程是排气过程和进气过程的统称;从膨胀冲

23、程末期排气门开启时算起，直到进气门关闭时为止，约占410480曲轴转角。 换气过程的任务： 将缸内燃烧后的废气排除干净,并充入尽量多的新鲜充量。 换气过程进行的完善程度是提高发动机动力性的重要因素。,50,1.排气门开启后，燃气从气缸急速流入排气管，气缸压力很快下降，直到排气上止点后的某一位置排气门关闭。 2.在排气上止点之前，进气门打开，进、排气门同时开启气门叠开。 3.进气门开启后，新鲜充量流入气缸，直到进气下止点后的某一位置关闭为止。,换气过程简述,51,换气过程分四（五）个阶段： 1 自由排气阶段 、2 强制排气阶段、3 进排气重叠阶段 、 4 进气阶段、（5 惯性进气阶段）,1 自由

24、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，一般为3080曲轴转角。 排气门提前开启的原因： a. 气门开启流通截面积是逐渐增大的，开启的速度有限，不能瞬间达到最大。 b .为了减小活塞回程时有效功的消耗。,52,在纯物质相图上，一般流体的气液平衡线有一个终点临界点，此处对应的温度和压力即是临界温度（Tc）和临界压力（Pc）。 超临界状态：当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时，那么流体就处于超临界状态（supercritical状态，简称SC 状态），此时，物质不再有液态和气态的区别而呈现为均匀的流体

25、。 亚临界状态：流体的温度和压力处于Tc和Pc之下。,53,（1）超临界状态:排气门开启时，气缸内为0.20.5Mpa的高压，缸内压力与排气管压力之比1.9，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。,54,通过排气门口废气的流速等于该状态下的音速（m/s） 式中 k绝热指数（K= cP / c）； T气体的绝对温度； R气体常数Nm/（kgK）。,在超临界排气时期，废气流量与排气管内压力、发动机转速无关，只与气缸内的气体状态及气门开启截面积有关。 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。,55,（2）亚临界状态 缸内压力与排气管内压力之比下降到1.

26、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。 排出的废气量决定于气缸内及排气管内的压力差。压力差越大排出废气越多。当到某一时刻气缸内与排气管内压力相等，自由排气阶段结束。 自由排气阶段虽然历程很短，但因排气流速很高，排出废气量达60%以上。,56,高速发动机其排气提前角要大一些 在自由排气阶段中，排出的废气量与发动机转速无关。发动机转速高时，在同样的排气时间（以秒计）所相当的曲轴转角增大，因此，为保证足够的排气时间，高速发动机排气提前角要大。但不宜过大，否则会使排气损失加大。,？,57,2 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，直到排气门关闭

27、这一过程就是强制排气阶段。 为克服排气门、排气道处的阻力，缸内平均压力要略高于排气管内的平均压力，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。 排气迟闭角：从上止点到排气门完全关闭这段时间所对应的曲轴转角，一般为1035曲轴转角。,58,3 气门叠开阶段,在排气行程上止点附近出现进、排气门同 时开启的现象，称为气门叠开，相应的曲轴转角称为气门叠开角，它是排气迟闭角与进气提前角之和。,一方面，有利于扫除缸内残余废气，增加进气量，特别是增压发动机，扫气更明显； 另一方面，又可以降低燃烧室内气缸盖、排气门、活塞顶、缸套的温度。,作用：,59,气门重叠角的选择： 以新鲜充量不流

28、入排气管为原则； 增压柴油机都采用比非增压柴油机大的气门叠开角，一般为80160曲轴转角； 一般非增压柴油机的气门叠开角在2060曲轴转角范围内。,60,4 进气过程从进气门开启到关闭的全过程,准备进气：为了使进气过程开始时流通截面增大，以减少进气过程的阻力，增加进入气缸的新鲜充量，进气门一般也在上止点前提前开启，称为进气提前。进气提前角一般为040曲轴转角。 正常进气 ：新鲜气体充入气缸。 惯性进气：为了利用在吸气过程中形成的进气管内气流的流动惯性，实现气缸的过后充气，进气门需要迟闭，进气迟闭角一般为4070曲轴转角。,61,二 换气过程的评价,可以从两方面评价换气过程的完善程度： 充入气缸

29、的新鲜工质的数量的多少； 换气损失的大小。 良好的换气过程应该具有较高的充气效率和较低的换气损失。,62,1 充气效率v,定义：实际进入气缸的新鲜工质量与在进气状态下理论计算充满气缸工作容积的新鲜工质量的比值。,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。 非增压发动机：通常取为当地的大气状态。 增压发动机：增压器出口状态。,63,1,64,一般非增压发动机在全负荷时的v,65,2 影响充气效率的因素,1）进气终了的压力pa 进气终了的压力越大，新鲜充量的密度越大，总质量越大，充气效率越高。 2）进气终了的温度Ta 进气终了的温度越高，新鲜充量的密

30、度越小，总质量越小，充气效率越低。 3）残余废气 残余废气越多，可以吸入的新鲜充量越少，充气效率越低。,66,3 转速和负荷对充气效率的影响,1）转速n 节气门位置一定,n很低时,惯性进气少,v较低，但随n增加而增加; n很高时，进气阻力 增加,Pa降低,v降低。 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,v会上升。但综合转速对压力和温度的影响,转速增加,v会下降。,67,2）负荷 汽油机的负荷调节是通过改变节气门开度：负荷，节气门开度，进气阻力，进气终了压力Pav。 柴油机的负荷调节是改变喷入缸内的燃料量：负荷，供油量，对充气效率无明显的影响。,68

31、,4 换气损失,定义为理论循环换气功与实际循环换气功之差。,69,1）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。,70,影响因素: (1)排气提前角-随着排气提前角的增大，膨胀损失增加，而推出损失功减小，因此，最有利的排气提前角，应当是使两者损失之和(W+Y)为最小。 (2)发动机的转速-转速增高时两者之和在总体上呈现增加的趋势。,降低排气损失的主要方法: 减小排气系统的阻力和排气门处的流动损失。,71,2）进气损失X

32、,进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失，与排气损失相比进气损失较小。,降低进气损失的主要方法： 合理调整配气定时以加大进气门的流通截面、正确设计进气管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。,72,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。,73,一般而言，所有减少换气损失的措施以及以后将要讨论到的提高充量系数的途径，对降低泵气损失都是有利的。 另外，由于二冲程内燃机没有单独的进、排气活塞行程，所以泵气功为零。,74,发

33、动机强化的措施之一是提高发动机转速，而转速提高后换气时间大大缩短，因而必须改善换气过程。 换气过程用充气效率和换气损失来评价，改善换气过程就是要提高充气效率和降低换气损失，在二者不能兼顾的情况下，应优先考虑前者，以保证燃烧过程的完善。,第四节 改善换气过程的措施,75,76,一 减小流动阻力,换气系统的阻力分为两类： 沿程阻力管道摩擦阻力。 局部阻力由流通截面大小、形状及流动方向变化，在局部产生涡流损失所引起的，是阻力产生的主要部分。 主要发生在气门座、空气滤清器和通道转弯等处。 1 降低进气系统的流动阻力措施 增大进气门流通面积增大进气门直径、增加气门数目、改进凸轮型线设计； 改善气道、气门

34、和气门座处的气体流动特性气门座最小截面处应圆滑过渡逐步缩小； 减少进气管的阻力，在保证滤清效率的前提下尽可能的减少滤清器阻力。,77,2 降低排气系统流动阻力 排气道应避免截面突变和急转弯以降低流通阻力； 各衔接面应圆滑过渡，流通截面应渐缩或渐扩； 设计出高效低阻消声器、催化转换器，并在使用时注意按时清洗、维修、更换。,78,二 改善配气机构,79,三 可变的配气系统,低速时：较小的进气门迟闭角及较小的气门升程，防止出现缸内新鲜充量向进气系统的倒流，以便增加转矩，提高燃油经济性。 高速时：最大的气门升程和进气门迟闭角，以最大限度地减小流动阻力，充分利用过后充气，提高充量系数，以满足动力性要求。

35、 配合以上变化，对进气门从开启到关闭的持续期也应进行调整，以实现最佳的进气定时。,80,1 本田可变气门正时和升程电控系统 VTEC（Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System-) p49 该机构使用了高速和低速二种凸轮，高速凸轮的气门开启时间长，升程大，能改变配气相位也能改变气门升程。低速工作时，低速凸轮单独驱动气门，高速凸轮虽然也驱动中间摇臂，中间摇臂并不驱动气门。高速工作时，液压油的压力驱动液压活塞A和B，使三个摇臂结合成一体，这时三个摇臂都被高速凸轮所驱动，通过可变气门定时，汽油机在高低转速时均能获得大的v ，从而能

36、获得高的功率。,81,下面的电磁极的位置可以移动，以此改变气门的最大升程。当电磁线圈不通电时，气门在弹簧的作用下，在关闭和开启状态之间作简谐运动，电磁力只起固定气门位置的作用。可以改变进气定时，改变进气门的最大升程和升程曲线。应用该机构的汽油机，通过控制进气门开启时间来控制汽油机进气量，取消了节气门，提高了充气系数，减少了换气损失。由于气门控制方式的改变，气门驱动的机械损失降低，总的损失还是降低了30左右。另外还对降低排放由一定的作用。,2 电磁控制全可变气门机构： 在该气门机构中，有上下两个电磁极，一个衔铁固定在气门上。当下面的电磁极通电时，气门开到最大升程；当上面的电磁极通电时，气门被关闭。,82,P50 图3-21电控液压挺柱式可变配气机构,83,四 合理利用换气过程中的动态效应,1 现 象 195柴油机：进气管长度L = 300 mm L = 1140 mm 气体在进排气管中有压力波动现象，有效组织、利用压力波动，可以提高充气效率。,动态效应与进排气管的长度和直径有关。,8