(1.2.3)--2.3 提高发动机充量系数的措施.pdf

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1、汽汽 车车 发发 动动 机机 原原 理理Principle of Automobile Engine第二章 发动机的换气过程充量系数 VOLUMETRIC EFFICIENCY课程课程 回顾回顾l发动机每缸每循环实际吸入气缸的新鲜充量与进气管状态下充满气缸工作容积的理论充量之比。l充量系数反映了进气过程的完善程度，是衡量发动机性能的重要指标。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine111caassccTppT主要内容提高发动机充量系数的措施第二章 发动机的换气过程第第2 2章章 进气系统：由空气滤清器、化油器或喷油器、节气门、进气管、进气道和进气

2、门等组成。减少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充量系数、改善发动机性能的主要途径。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine重要提高充量系数措施结构一定,即一定降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力pa降低排气系统的阻力损失，以减小缸内的残余废气系数减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，以降低进气终了

3、时的温度Ta合理选择配气相位角谐振进气与可变进气支管第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施进气阻力由于流道截面大小、形状以及流动方向变化，在局部产生涡流损失所引起的局部阻力与管长、管径、管壁粗糙度、气体流速有关沿程阻力管道摩擦阻力汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine一.降低进气系统的流动阻力第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine进气系统的构成第第2 2章章第第3 3节节 提高发

4、动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施管道较短壁面较光滑沿程阻力并不大进气阻力沿程阻力局部阻力流道中的主要损失一系列局部阻力叠加而成进气门座处空气滤清器流道转弯处汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine进气阻力沿程阻力第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施降低进气系统降低进气系统降低进气系统流动阻力的措施减少进气门处的流动损失降低进气道、进气管、空气滤清器的阻力汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提

5、高发动机充量系数的措施进气门座处局部阻力最大22ssvp与阻力系数有关与该处流速v的平方成正比降低气门座处的流速，改善气门座处的流动情况汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine1.减少进气门处的流动损失第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施l 时面值：气门开启断面与对应开启时间的乘积，它表示气体流过气门的通过能力。fdnfdt61汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施l 进气马赫数

6、Ma：进气门气流平均速度Vm与该处声速C之比，即Ma=Vm/C。l 进气马赫数Ma是决定气流流动性质的重要参数。l 小型四冲程发动机：当Ma超过0.5后，充量系数急剧下降。须注意控制Ma值。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施l 充量系数与进气马赫数的关系汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile EnginecMa第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施加大进气门直径增加进气门数目合理设计进气道

7、形状及气门结构汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine一.降低进气系统的流动阻力第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine（1）加大进气门直径 现代高速2气门发动机的进气门直径d与活塞直径D的比值可达45%50%，面积比为0.20.25，排气门不得不缩小，但过小的排气门又会导致排气阻力的增大。进气门（大）排气门（小）第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Pr

8、inciple of Automobile Engine（2）增加进气门数目l 进排气流通面积大，流动阻力小，充量系数高，泵气损失小，有利于提高动力性能。l 燃烧室布置紧凑，有利于提高压缩比（点燃式）和改善混合气 形成质量（压燃式），提高燃油经济性和降低排放。l 可减轻气门系统的运动零部件质量，适应高速运转要求。l 易于实现可变技术，改善低速、低负荷性能。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 4气门发动机与同排量2气门发动机性能比较l 采用顶置凸轮轴4气门技术,发

9、动机的功率提高15%30%，转矩增大5%10%，经济性能也得到改善。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 单顶置凸轮轴四气门结构第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 双顶置凸轮轴四气门结构第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobi

10、le Engine顶置凸轮4气门发动机的优缺点优点:a）进排气流通面积大，流动阻力小，充量系数高，泵气损失小，有利于提高动力性能。b）利于将火花塞或喷油器布置在中央，有利于提高压缩比（对点燃式内燃机）和改善混合气形成质量(对压燃式内燃机)，提高燃油经济性和降低排放。c）可减轻气门系统的运动零部件质量，适应高速运转要求。缺点：a）气门机构的零部件数目增加，使制造及维修成本增加。b）顶置凸轮轴需安装在气缸盖上，增加了发动机的高度，需要更大的安装空间。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobil

11、e Enginel D80mm的汽油机采用2进2排气门结构l D80mm的汽油机采用3进2排气门结构，既能充分利用气缸 外围尺寸，又能利用气缸中心布置火花塞。l 采用5气门(3个进气门，2个排气门)的发动机比4气门发动机的 高速性能得到进一步改善。l 1.5L以下的小排量4缸轿车用汽油机也可以采用2进、1排的3气 门结构，既能发挥多气门的优越性，结构又相对简单。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 5气门布置第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提

12、高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 4气门发动机与5气门发动机性能比较第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 不同进气门数方案比较I代表进气门，E代表排气门第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 进气门流通截面与气缸截面积的比值 采用进气门倾斜来增加进气门直径，

13、同样可以增加排气门的流通面积，这样进气阻力减小，排气阻力也有所减小。在气门倾斜基础上再增加进气门数，进气流通面积还可进一步增加。相同情况下，增加进气门的流通面积是降低进气阻力，减小进气马赫数，提高发动机充量系数的最主要的措施。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 单顶置凸轮轴3气门第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel 合理设计进气道以

14、及气门头部的结构，也有助于降低局部阻力，提高气门流通截面的流量系数。l 高速发动机均利用气道使进气在其中发生弯曲和旋转，在气缸 中形成定向的空气运动，利于燃烧的进行，但会影响气门的流 量系数，增大流动损失。故在设计制造中，应尽可能保证气道 内壁面的过渡圆滑、平稳，避免气流急转弯现象。l 在进气门头部以及气门座面处设计合理的形状，对改善气流的 流动阻力也有十分显著的效果。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine2.减少进气道和进气管阻力l保证足够的流通面积，避免转弯及截面

15、突变，改善管道表面的光洁程度，以减小阻力，提高充量系数；l为保证各气缸进气均匀，各缸进气管应独立且长度尽可能一致；l汽油机需考虑燃料的雾化、蒸发、分配及压力波的利用；l柴油机要求形成进气涡流；l高转速、大功率时，进气管宜短粗；中、低速时进气管宜细长。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel进气管的长度与管径对充量系数的影响第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobi

16、le Engine3.空气滤清器通化油器空气入口纸滤芯外壳滤清器盖第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine二.降低排气系统的流动阻力l降低排气系统阻力，可以使气缸内的残余废气压力下降，减少残余废气系数，有利于提高充量系数，减少泵气损失，提高指示效率。l排气流通截面最小处是排气门座处，设计时应保证气门及其座面的良好结构。l排气道应当是渐扩型，以保证排出气体的充分膨胀，从而降低气缸与排气管内的压力差，使气缸内废气压力迅速下降，达到提高充量系数和降低泵气损失的目的。第第2 2

17、章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine三.减少对进气充量的加热l 在进气过程中，进入气缸的新鲜充量将会被各种高温 表面加热升温，导致进气密度下降，充量系数减小，。l 进气温升受到各种结构与运行参数的影响，如进气管 结构、发动机转速、负荷、冷却水温度。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine三.减少对进气充量的加热：需要进气加热来保证部分液态燃料在进气管中

18、的蒸发，进气管与排气管布置在同一侧。：均采用进、排气管两侧布置的方案，以提高充量系数。：有时也采用进气冷却技术，以降低进气温度。将增压中冷技术作为进一步提高增压压力、降低热负荷的重要途径之一。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine四.合理选择进排气相位角在配气定时各参数中，进气门迟闭角对充量系数影响最大。l充量系数在某一转速下达到最高值，说明在此转速下能最好地利用气流的惯性充气。l进气迟闭角增大，充量系数最大值对应的转速增加。第第2 2章章第第3 3节节 提高发动机充量系数的措施提高发动机充量系数的措施汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine小结：提高充量系数的技术途径（1）降低进气系统的流动阻力（2）降低排气系统的流动阻力（3）减少对进气充量的加热（4）合理利用进气谐振（5）采用可变配气系统技术感谢观看感谢观看Thank You