(精品)4换气过程与循环充量.ppt
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1、内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile概述概述换气过程是持续运转的必要条件换气过程是持续运转的必要条件单位时间进入整机的充气量是决定发动机输单位时间进入整机的充气量是决定发动机输出功率的出功率的“量量”的因素的因素 合理组织换气过程应达到
2、下述四个目的合理组织换气过程应达到下述四个目的 :1 1、保证标定工况和全负荷条件下,吸入尽可能多的充量,以、保证标定工况和全负荷条件下,吸入尽可能多的充量,以获得更高的输出功率和转矩。获得更高的输出功率和转矩。2 2、保证多缸机各缸的循环进气量的差异不超出一定的范围,、保证多缸机各缸的循环进气量的差异不超出一定的范围,以免对整机性能产生不利影响。以免对整机性能产生不利影响。3 3、减小不可避免的换气损失,特别是占最大比例的排气损失。、减小不可避免的换气损失,特别是占最大比例的排气损失。4 4、进气后在缸内所建立的流场、进气后在缸内所建立的流场(旋流场与紊流场旋流场与紊流场),应能满足,应能满
3、足快速合理燃烧的要求。快速合理燃烧的要求。重点:充气效率问题重点:充气效率问题 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile第一节四冲程发动机换气过程第一节四冲程发动机换气过程内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei
4、 Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute D
5、ep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile换气过程分期换气过程分期 四冲程发动机从膨胀冲四冲程发动机从膨胀冲程末期排气门开启时算起,程末期排气门开启时算起,直到进气门关闭时为止,直到进气门关闭时为止,大约持续大约持续410410 480480 曲曲轴转角。轴转角。1 1排气过程排气过程 2进气过程进气过程 3气门叠开气门叠开内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系Hu
6、BeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile 1 1排气过程排气过程 (1)自由排气阶段自由排气阶段 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive I
7、ndustries Institute Dep.of Automobile(2)强制排气阶段强制排气阶段 平均压差约为平均压差约为001002MPa 时间也占总排气时期的时间也占总排气时期的23 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile2
8、2进气过程进气过程 由于进气工质克服流流动动阻阻力力和吸吸热热温温升升等影响,缸内进气压力要低于环境或压气机后压力,由此使实际充量低于理论值 缸内进气压力线呈中中凹凹形形。初期压力下降较大,是由于活塞下行加速度加大,使真空度加大的结果;后期压力上升,则是高速流入气缸的充量,由于速度滞止,压力局部恢复 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobil
9、e Automotive Industries Institute Dep.of Automobile 3 3气门叠开气门叠开排气门晚关和进气门早开必然形成气门排气门晚关和进气门早开必然形成气门重叠开启重叠开启 各种机型的重叠角范围各种机型的重叠角范围:(1)自然吸气式汽油机 对进气早开角比较敏感,因为废气倒流入进气管,会出现“回火”。负荷愈低,节气门开度愈小,进气管内真空度加大,更易出现“回火”。因此,汽油机重叠角一般均小于40 度内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车
10、工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile(2)(2)自然吸气柴油机自然吸气柴油机 由由于于充充入入气气缸缸的的是是空空气气而而不不是是混混合合气气,新新鲜鲜气气排排出出以以及及废废气气倒倒流流入入进进气气管管的的影影响响都都不不大大;一一般般约约6060度左右。度左右。(3)(3)增压柴油机增压柴油机 进进气气门门外外的的压压力力高高于于排排气气背背压压,重重叠叠期期间间出出现现“扫扫气气”。扫扫气
11、气既既可可以以扫扫除除更更多多废废气气,降降低低残残余余废废气气系系数数,又又可可以以冷冷却却排排气气门门,喷喷油油嘴嘴等等高高温温零零件件,降降低低燃燃烧烧室室壁壁温温和和热热负负荷荷。所所以以增增压压柴柴油油机机的重叠角要加大到的重叠角要加大到8080160160。内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Ind
12、ustries Institute Dep.of Automobile第二节四行程内燃机换气损失第二节四行程内燃机换气损失 排气损失自由排气损失强制排气损失进气损失“泵气损失”定义的辨析(补充)换气损失组成换气损失组成内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of A
13、utomobile1.排气损失从排气门提前打开,直到进气行程开始,缸内压力到达大气压力前循环功的损失自由排气损失 强制排气损失 图图6.4 6.4 排气门提前角和排气损失排气门提前角和排气损失 a a最合适最合适 bb过早过早 cc过晚过晚 dd排气门面积过小排气门面积过小 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive
14、Industries Institute Dep.of Automobile2.2.进气损失进气损失 由于进气系统的阻力,进气过程的气缸压力低于进气管压由于进气系统的阻力,进气过程的气缸压力低于进气管压力(非增压发动机中一般设为大气压力),称为进气损失力(非增压发动机中一般设为大气压力),称为进气损失 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobi
15、le Automotive Industries Institute Dep.of Automobile旧版内燃机学及多数发动机原理教材的观点旧版内燃机学及多数发动机原理教材的观点自由排气损失自由排气损失 强制排气损失强制排气损失 进气损失进气损失 泵气损失泵气损失 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Indu
16、stries Institute Dep.of Automobile见教材图4-2本版内燃机学及部分读者讨论的观点本版内燃机学及部分读者讨论的观点内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile第三节第三节 提高内燃机的充量系数的措施提高内燃机的充
17、量系数的措施 一、一、充量系数充量系数的定义的定义 实实际际进进入入气气缸缸的的新新鲜鲜工工质质量量与与进进气气状状态态下下充充满满气气缸工作容积的新鲜工质缸工作容积的新鲜工质量的比值量的比值,解析式:,解析式:内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Auto
18、mobile 影响充气效率的因素影响充气效率的因素降低进气系统阻力提高进气终了压力减小残余废气系数减少对新鲜充量的加热,降低进气终了温度合理设计配气机构内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile柴、柴、汽油机的不同特点:汽油机的不同特点:柴油
19、机调节负荷是通过改变喷入气缸的燃料量通过改变喷入气缸的燃料量而进入气缸的空气量而进入气缸的空气量基本不变 汽油机调节负荷是通过改变节气门开度来调节进入气缸混合气量的多少。当节气门关小时,节流损失增加,引起Pa下降 提高充量系数的技术措施提高充量系数的技术措施 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industri
20、es Institute Dep.of Automobile1)当节气门开度一定时(图中某一根曲线),转速增加则下降。2)当节气门开度逐渐减小时(图中不同曲线),Pa不仅下降,且随转速的增加而下降得愈快,即曲线变化愈陡。内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of
21、Automobile一、减少进气系统的阻力一、减少进气系统的阻力 进气门进气门 1时面值 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry
22、Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile平均流速定义为:实际进入气缸的新鲜充量与进气门有效时面值之比。内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries I
23、nstitute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile进气马赫数进气马赫数是进气门处气体的平均速度与该处声速的比值 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Aut
24、omobile在在正正常常的的配配气气条条件件下下,当当Ma超超过过一一定定数数值值(0.5左右左右)时,时,充量系数充量系数便便急剧下降急剧下降 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换
25、气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile 在在惯惯性性力力允允许许条条件件下下使气门开闭得尽可能快,从而增大时面值,提高通过能力 内燃机学内燃机学第第4章内燃机的换气过程章内燃机的换气过程Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车
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