第3章 换气系统与换气过程
第三章--发动机的换气过程
胡水福
33
重要
提高充量系数措施 结构一定, 即εc一定
胡水福
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φr
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 终了时的充量温度Ta
第三章 发动机的换气过程
主讲：
胡水福
1
胡水福
上止点 下止点
2
燃料在气缸内完全燃烧需要一定量的空气，完全燃烧 时汽油与空气的体积比约为1：10000，而柴油与空气的 体积比还要更大一些。由此可见，可燃混合气中燃料所占 容积比例很小，所以充入气缸的混合气燃烧放热量的大小， 主要取决于充入缸内的空气量多少。每循环进入气缸的空 气量多，既可多供给一些燃料，又可以提高燃料的完全燃 烧程度。提高发动机的扭矩和功率。此外，换气过程有功 率损失使热效率降低。换气过程的好坏对发动机零件的热 复合、排气冒烟、大气污染等也有一定影响。
活塞上行强制推出废气。
惯性排气 10°-35°
胡水福
9
二、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 ：活塞下行残余废气膨胀，新鲜气体充入气缸。 惯性进气：进气迟闭角一般为40º~70º(CA)。
胡水福
10
4、准备进气阶段
为了增加进气量 ，进气门必须在上止点前，排气尚未结
束时就开始开启，以保证活塞下行进气开始时，就有较大的进
气通道截面，为进气作好准备，从进气 门开始开启到活塞行
至上止点这个时期称为准备进气阶段。该阶段曲轴转过的角度
第三章 发动机的换气过程
（以2课时为单元）课序：07授课日期：09.20授课班次： 授课教师 批准人：课题：第三章 发动机的换气过程 第1节 四冲程发动机的换气过程第2节 四冲程发动机的充量系数目的要求：重点：难点：教学方法手段： 课件教学步骤：复习提问：作业题目：预习内容： 无课时分配：第三章发动机的换气过程新课导入内燃机的换气过程是内燃机排出本循环的已燃气体和为下一循环吸入新鲜充量（空气或可燃混合气）的进排气过程，它是工作循环得以周而复始不断进行的保证。
内燃机的性能很大程度上依赖其换气过程。
为提高动力性和经济性指标，需要研究减少进排气流动阻力损失和提高充量系数的措施及方法，以及如何为燃烧提供一个合适的缸内气体流场，并保证多缸机的各缸均匀性。
在内燃机执行换气过程中，有时为了控制内燃机的NO x有害排放，还需要进行排气再循环（可分为外部EGR和内部EGR）。
内燃机采用增压技术可以提高进气密度，从而提高发动机的功率，并改善经济性和排放。
§2.1 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是指从排气门开启到进气门关闭的整个过程。
约410°CA ~480°CA.1、排气过程按燃气对活塞的作用，排气过程可分为自由排气和强制排气两个阶段；按排气流动的性质，排气过程又可分为超临界排气和亚临界排气两个阶段。
（1）自由排气阶段从排气门打开到活塞运行到排气下止点这段曲轴转角内的排气过程称为自由排气阶段。
1）自由排气阶段的特点①缸内气体一边对活塞做功，一边自动排出缸外；②缸内压力与排气管压力之比大于临界压力，气体流动处于超临界状态；排起的流量进取决于缸内气体状态和排气门流通面积，而与排气管压力无关。
③时间虽短，但排出的气量较大。
２）排气提前角从排气门开始打开到活塞运行到排气下止点时曲轴所转过的角度，称为排气提前角。
排气提前角的范围为30°CA～80°CA。
排气提前角过小，膨胀功损失小，但推出功增大；排气提前角过大，推出功减小，但膨胀功损失大；因此存在一个合适的排气提前角使得膨胀损失与推出损失之和最小。
汽车发动机原理课后习题答案
第二章发动机的性能指标1。
研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化?答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系,明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3。
有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程,将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响 4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关,无节流损失,缸内压力不变的流入流出过程。
2.简述发动机的实际工作循环过程.四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力,排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大，废气温度升高.负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大,Tr减小.4。
发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。
答：1.传热损失,实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间,不存在理想等容燃烧,造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4。
涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。
简述肺换气与肺通气的过程
简述肺换气与肺通气的过程肺换气与肺通气的过程是人体呼吸系统中最为重要的过程之一，它涉及到氧气和二氧化碳在肺部的交换和运输。
在这个过程中，肺部通过一系列复杂的生理机制，实现了人体对外界环境中氧气和二氧化碳的平衡调节。
下面将从肺换气和肺通气两个方面详细介绍这个过程。
一、肺换气1. 氧与二氧化碳的交换在呼吸系统中，空气进入身体后，其中含有大量的氮、氧、二氧化碳等成分。
当空气到达肺部时，它们会被吸收到血液中，并开始进行交换。
在这个过程中，主要是通过肺泡壁和毛细血管壁之间进行分子扩散来完成。
2. 肺泡壁与毛细血管壁肺泡壁是由单层扁平上皮细胞组成的薄膜结构。
而毛细血管壁则由内皮细胞、基底膜和外皮细胞组成。
当空气进入到肺泡时，其中的氧分子会通过肺泡壁进入到毛细血管中，而二氧化碳则会从毛细血管中进入到肺泡中。
这个过程主要依靠氧和二氧化碳的浓度梯度来完成。
3. 血红蛋白的作用肺换气过程中，血红蛋白也起着重要的作用。
它可以结合氧分子，形成氧合血红蛋白，并将其运输到身体各个部位。
当氧分子不足时，血红蛋白也可以释放出已经结合的氧分子，以满足身体对氧的需求。
4. 呼吸运动的协调呼吸运动是肺换气过程中必不可少的一部分。
当人体需要更多的氧时，呼吸频率和深度会增加，以提高空气进入和排出的速度。
相反地，在休息状态下，呼吸频率和深度会减少。
二、肺通气1. 肺通气机制肺通气是指空气在呼吸道内流动的过程。
它主要依靠胸腔内外压力差来实现。
当胸腔内压力低于外部压力时，空气会进入肺部；当胸腔内压力高于外部压力时，空气会被排出。
2. 呼吸肌的作用肺通气过程中，呼吸肌也发挥着重要的作用。
它们包括膈肌和肋间肌。
当呼吸肌收缩时，胸腔内的体积会增大，从而使胸腔内压力降低。
相反地，当呼吸肌松弛时，胸腔内的体积会减小，从而使胸腔内压力升高。
3. 氧气和二氧化碳的浓度调节在肺通气过程中，还需要对空气中氧气和二氧化碳的浓度进行调节。
这主要通过控制呼吸频率和深度来实现。
三章发动机的换气过程-精品文档
切诺基,n＝5600r/min，排气提前角56
强制排气阶段：
气缸内压力下降到接近排气管内压力 时（下止点后10~30 CA ），压力差很小， 废气需依靠活塞上行被强制推出。
进气阶段：
排气门关闭后，活塞继续下行，新鲜气体 被吸入气缸。
由于进气系统有一定的阻力，因此进气阶段 气缸内的压力低于大气压力。
新鲜气体在进气管中，受到排气管的加热 （汽油机中），流入气缸内的气体受到缸内残 余废气的加热，其温度高于大气温度。
惯性进气阶段：
利用气流的惯性进气，进气门滞后关。转 速越高，活塞平均速度和进气流速越大， 进气气流动能越大，故高速内燃机进气滞 后角较大。 从活塞行至下止点到进气门完全关闭时的 曲轴转角，称为进气滞后角，一般为40～ 70°CA.
四冲程发动机的充量系数
图3-5 η CH随n的变化关系 图3-6 四行程发动机 充量系数的范围
在实际使用中， 如果进气门间隙 过大，不仅使气 门的时间-断面值 减少，还使进气 滞后角减小，改 变充量系数随转 速的变化趋向， 影响车辆的使用。
图3-8 进气滞后角对充量系数、 扭矩、功率的影响
自由排气阶段：
ηsc=ma/(ma+mr)=1/(1+r) (ηsc大则残余废气少)
mr—残余废气质量；r=mr/ma 残余废气系数
二、容积效率ηv
指封存在气缸内的总气体质量与在进气状态下（Ps、
Ts）封存在气缸内的空气质量m’之比
ηv=(ma+mr)/m’
对非增压发动机，进气状态指空气滤清器后进气管内的气体状态。 对增压发动机，指压气机后进气管内的气体状态。
发动机原理第三章 内燃机的换气过程
➢惯性进气
进气迟闭角：从进气下止点
河
到进气门关闭为止的曲轴转
南 理
角。
工
大
学
四冲程内燃机的换气过程
河 南 理 工 大 学
上止点
下止点
河 南 理 工 大 学
四冲程内燃机的换气过程
气门叠开现象和气门定时
气门叠开 配气相位 气门定时 扫气现象
进、排气提前角和迟闭角：
排气提前角：30~80°CA
南
理
工
TS ,Ta ,c , ρs
大
学
§3-3 提高充气效率的措施
➢ 减小进气系统阻力 ➢ 合理选择配气定时 ➢ 有效利用进气管的动态效应 ➢ 有效利用排气管的波动效应
河 南 理 工 大 学
一、减少进气系统阻力
一）进气门：阻力最大
气门的流通能力——时面值或角面值
Af
dt
1 6n
Af
d
=6nt
pa ps pa
流动阻力和转速关系
pa
v 2
2
和v
进气阻力的主要措施: 进气管长度、转弯半径、
管道内表面粗糙度；气流速度；增压中冷
和 r ： ，Vc ， r ，c
r c 燃烧恶化
河 南
汽油机： =6~12 r =0.05~0.16
理 工
非增压柴油机： =14~18 r =0.03~0.06
用电磁阀将高压共轨内油量进行合理分配控制油 压柱塞位置控制气门升程。
为精确控制气门升程 设置气门位移传感器
油压式可变配气机构的特点：
➢控制自由度高，提高进排气效 率气门的丰满系数接近1；
➢主要缺点：存在气门落座速度
河 南
第三章发动机的换气过程
§3.1 四行程内燃机的换气过程
一. 换气过程: 指从排气门打开到进气门关闭的整个时
期，约占410-480ºCA。 根据气流运动的特点分四个阶段：
自由排气、强制排气、进气过程、气门叠开。
1.自由排气阶段:
指从排气门打开，到P缸=P排管，气体靠本身的压 力自行流出气缸。包括超临界排气和亚临界排气。
超临界排气: 当P缸>1.9P排管，废气以当地音速流 出，而且与压差无关。排气流量值取决于缸内气体
状态和排气门有效开启截面的大小。随排气进行，
排气门流通截面不断增大。
亚临界排气：当P缸<1.9P排管，废气流出速度取 决于气缸内和排气管内压差。此时气体流量与排气
门有效流通截面和压差有关。
持续时间：下止点后10-30ºCA结束。 废气排出量：虽然时开角可以大一点，以提高 扫气效率。
增压柴油机：80—160 ºCA。
进气管内压力高于大气压力，新气易串入排气管（燃烧室 扫气）。
附：增压柴油机：防止燃料损失及未燃氮氢排放增加，增压柴 油机热负荷严重，扫气冷却有助于降低受热零件（如排气门） 的温度以及增压涡轮器进口温度。
三. 换气损失
(2)自由排气阶段在排气管内产生的压力波在管内往 复反射衰减，造成强制排气时缸内P波动。
注：缸内气体状态受活塞的运动速度与位置， 气门有效流通截面的变化规律以及排气管内 气体状态共同决定。
排气门迟后关：
①接近上止点，排气门流通截面↓，节流↑，排 气消耗的功增加，残余废气增加。
②可利用排气管中气体的流动惯性，吸出废气。 降低推出功和缸内残余废气量。同时要防止 废气倒流。排气门要晚关10 º—35ºCA。
减小进气迟闭角，能防止低速倒喷，有利于提高
呼吸系统 呼吸过程 肺换气和组织换气 生理学课件
结果： 动脉血→静脉血
临床应用
思考题
案例分析： 患者，男，68岁，慢性咳嗽、咳痰15年，近3年来出现活动后胸 闷、气短，5天前因受凉感冒后加重以慢性阻塞性肺疾病住院。 患者咳嗽、咳痰、痰液黄色黏稠不易咳出，气喘、口唇发绀，体 温38.5℃，脉搏98次/min，呼吸24次/min。桶状胸，两肺呼吸 音减弱，可闻及散在湿罗音。患者有吸烟史30年，未戒。 请思考： 1.该患者为何会出现呼吸困难、口唇发绀等症状? 2.病人在药物治疗同时，医生应对病人进行哪些健康宣教?
影响肺换气的因素
2.通气/血流比值
每分肺泡通气量(VA)与每分肺血流量(Q)的比值 正常值：VA/Q = 4.2/5 = 0.84 VA/Q比值增大或减小均可使肺换气效率降低
肺毛细血管的静脉 血全部短路
组织换气
气体的分布： PO2 动脉血＞组织细胞 PCO2 动脉血＜组织细胞
肺换气和组织换气
气体扩散的原理
气体扩散的动力：气体分子间的分压差
安静时肺泡、血液及组织内O2和CO2的分压[kPa(mmHg)]
肺泡气
静脉血
动脉血
组织
O2 13.6（102） 5.3（40） 13.3（100） 4.0（30）
CO2 5.0（40） 6.1（46） 5.3（40） 6.7（50）
肺换气过程
气体的分布： PO2 肺泡气＞静脉血 PCO2 肺泡气＜静脉血
气体扩散方向： O2 肺泡→血液 CO2 静脉血→肺泡
结果： 静脉血→动脉血
影响肺换气的因素
1.呼吸膜的厚度与面积 气体扩散量与呼吸膜厚度成反比
肺纤维化、肺水肿等→厚度↑→气体扩散量↓
发动机的换气过程
排气门迟闭使 >1，使新鲜充量扫出气缸，从而使 c 降低。 解决措施：合理选择排气相位角，使新鲜充量既能利用气流惯性多充入气缸， 又不至于随废气扫出气缸。 5. 压缩比
c
有所增加。
压缩比增加，余隙容积减小，残余废气量减少，因此充量系数 6. 进气状态
进气温度和压力一般对充量系数
c
影响不大。
p
二、排气损失
' 从排气门提前打开（ pb 点)，直到进气行程开始，
' pb W
Y
缸内压力到达大气压力前循环功的损失称为排气
损失。它分为自由排气损失和强制排气损失。
p0
X
V
自由排气损失（W ）：因排气门提前打开，引起膨胀功的减少而产生的热量损失。 强制排气损失（ Y ）：活塞将废气推出所消耗的功。 减少排气损失的措施：1）当排气门截面小，发动机转速高时，应加大排气提前角； 2）减小排气系统阻力及排气门处流动损失； 3）排气消声系统的结构和布置形式； 三、进气损失（X ） 进气过程中，因进气管及进气门对气流形成的阻力而消耗的功，称为进气损失。 减少进气损失的措施：1）加大进气门的流通截面积；2）正确设计进气管流道； 3）降低活塞平均速度；4）合理调整配气定时。
降低排气系统流通阻力，可减少残余废气系数，也可减少泵气功。 可采取的措施有： • 将排气道的一部分做成扩压形，可降低缸内与排气管内之间压力差；
提高充量系数；
• 避免排气管内截面突变、急转弯和凸台； • 选择良好的排气支管流形； • 尽可能降低消声器的流通阻力。
四、合理选择进、排气相位角
合理选择进、排气相位角，可以获得较好的充气效果，特别是在高转速时， 适当推迟进气门关闭时间，可以利用高速气流的惯性来增加气缸充气量。 采取措施： 利用气门可变正时技术，优化气门正时，可提高充量系数。
第三章换气过程
增压柴油机0-0.03
r↑?ηCH ?，而且燃烧恶化
3）配气相位
配气相位是进排气门启闭角与曲轴转角的关系。
适当的配气相位，可获得较高的充气效率。
＊进气滞后角对ηCH的影响最大。
＊转速↑?进气滞后角↑
※改变进气滞后角可以改变ηCH、扭矩和功率随转速变化的趋向。图3-8
配气相位是靠？控制的
复习思考题
1、换气过程分为哪几个阶段？
2、换气损失包括哪些？排气提前角对换气损失有何影响？
3、什么是充气系数？当发动机的转速、负荷、大气压力变化时，ηCH怎样变化？
4、在配气相位中对ηv影响最大的是什么？当其变化时ηCHmax对应的n有何变化？
一、换气过程
分五个阶段：
1、自由排气阶段
2、强制排气阶段
充气效率ηCH（ηv）
指每循环实际封存在气缸内的新鲜充量ma与在进气状态下
（Ps、Ts）充满气缸工作容积的理论充量m’之比。
ηCH=ma/m’ =Vs/Vh
Vs—实际进入气缸新鲜充量体积（进气状态）
Vh—气缸工作容积
实际上，ηCH<1。？（三个因素）（汽0.7~0.85；柴0.75~0.9)
※进气状态—对非增压发动机，指空气滤清器后进气管内的气体状态（压力和温度）；对增压发动机，指增压器出口的气体状态。
1、使用因素
（1）转速n
n??进气流速?
?流动阻力?
?Pa? ?ηCH?
n过低?惯性进气?
? ηCH?
一定的进气系统，一定负荷下，有一个转速对应的充量系数最大。
2）负荷
汽油机：
负荷? ?
节气门开度? ?
进气阻力? ?
进气终了压a?
肺换气的基本原理和过程
肺换气的基本原理和过程肺换气是指在肺部进行的氧气吸入和二氧化碳排出的过程。
它是人体维持氧气供应和新陈代谢所必需的重要过程之一。
肺换气的基本原理是通过肺泡和毛细血管之间的气体交换，实现氧气从空气中吸入到血液中，并将二氧化碳从血液中排出到空气中。
肺换气的过程可以分为呼吸道通气、肺泡通气和气体交换三个步骤。
首先，呼吸道通气是指气体从外部环境通过鼻腔或口腔进入呼吸道，经过喉部、气管、支气管等通道进入肺部的过程。
在这个过程中，外部空气中的氧气和二氧化碳进入呼吸道。
接下来，肺泡通气是气体通过支气管进入终末细支气管，最后到达肺的最小结构单位——肺泡的过程。
肺泡是呼吸系统中进行气体交换的地方。
在肺泡中，氧气经过薄而湿润的肺泡壁（由肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞组成），进入毛细血管。
与此同时，二氧化碳从毛细血管经肺泡壁排出到肺泡中。
最后，气体交换是指氧气和二氧化碳在肺泡和毛细血管之间的扩散过程。
氧气从高浓度区域（肺泡）通过肺泡壁进入低浓度区域（毛细血管），并与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白。
同时，二氧化碳从高浓度区域（毛细血管）通过肺泡壁进入低浓度区域（肺泡），之后通过呼吸道排出体外。
肺换气的速度和效率受多个因素的影响，包括呼吸肌肉的活动、肺泡表面积及其湿润程度、气道通畅度、气体浓度梯度等。
例如，深呼吸和快速呼吸会增加肺泡通气速率，并提高氧气吸收和二氧化碳排出的效率。
湿润的肺泡壁有助于增加氧气和二氧化碳的溶解度，促进气体交换。
总结起来，肺换气是通过呼吸道通气、肺泡通气和气体交换三个步骤完成的。
它是人体维持氧气供应和排除代谢废物的重要过程。
肺换气的原理是通过肺泡和毛细血管之间的气体扩散，实现氧气从空气中吸入到血液中，并将二氧化碳从血液中排出到空气中。
肺换气的速度和效率受多种因素的影响，包括呼吸肌肉的活动、肺泡表面积、气道通畅度和气体浓度梯度等。
发动机原理第2版习题答案作者林学东
发动机原理习题教材发动机原理第2版作者：林学东ISBN：978-7-111-48209-3第一章绪论1.蒸汽机和内燃机做功原理有何异同点？2.瓦特发明蒸汽机的过程中提出的四个专利的特点是什么？3.汽油机是如何发明的？汽油机效率不高的根本原因是什么？4.柴油机是如何发明的？其热效率高的主要原因是什么？5.在蒸汽汽车、电动汽车、汽油汽车三个动力源鼎力时期，最终蒸汽汽车和电动汽车被淘汰的主要原因是什么？第二章发动机的性能指标1.理论循环的假设条件是什么？有几种理论循环？理论循环热效率的主要影响因素有哪些？2.实际循环中各冲程的作用是什么？存在哪些损失？3.比较汽油机和柴油机实际循环的各行程终了点参数（p,T）的大小，并说明为什么？4.指示指标有哪些？分别评价什么？5.有效指标中动力性和经济性分别用什么来评价？改善动力性和经济性的主要途径分别是什么？6.升功率、比质量是如何定义的？主要评价什么？7.机械效率是如何定义的？主要评价什么？影响机械效率的主要因素是什么？8.内燃机的机械损失主要包括那些？分析内燃机机械损失的不同测量方法的优缺点。
9.试分析热平衡，内燃机在工作过程中除了做功以外，主要存在哪些热损失？10.已知六缸四行程柴油机D⨯S=106⨯125mm，在2100r／min时有效功率Pe＝60kW，有效燃料消耗率be=214g／kWh，机械效率ηm =0.82。
求该工况下的指示功率P i；平均有效压力p me；有效扭矩T tq和有效效率b e(柴油低热值＝42500kJ/kg)。
11.用T-S图和p-V图分析在循环初始状态一定、总加热量Q1和最高燃烧压力p z一定时，三种理论循环热效率的对比。
12.当设计一台6缸4冲程柴油机时，设平均指示压力p mi=0.85MPa,平均机械损失压力p mm=0.15MPa, 要求当发动机转速为n=2000r/min时, 输出P e=75kW。
则当控制活塞的平均速速为c m=10m/s时，缸径冲程比D/S应多少?第三章发动机换气过程1）四冲程内燃机实际换气过程中换气损失主要包括那些？泵气损失是怎样形成的？其主要影响因素是什么？2）四冲程内燃机能量转换过程中换气过程起什么作用？3）如何评价四冲程内燃机的换气过程？4）充气效率是如何定义的？其物理意义是什么？5）影响充气效率的主要因素有哪些？分析提高充气效率的主要途径和具体措施。
摩托车发动机原理-第三章-二冲程发动机的换气过程
2.转阀进气方式 它也是一种非对称的进气方式。
其特点：
(1) θi= θi1+ θi2
θi1≠ θi2
(2)阀缺角θic一定，进气口尺寸一定后, θi的值便是定值,可用阀
盘键槽的旋转，改变与曲轴的相对位置，可使整个角度提前或
εk=(Vk+Vs)/Vk
现代摩托车发动机的曲轴箱压缩比εk=1.25-1.4之间。
当活塞从上止点向下行走，到图3-1 a)所示的位置时，排气 口打开，由于这时缸内压力高达0.3~0.4MPa，废气以声速从排 气口排出，排气过程开始，从排气口打开到扫气口打口这段排 气叫先期排气。
活塞继续下行打开扫气口，当曲轴箱压力pk>p(气缸压力)时， 新气从曲轴箱通过扫气口进入气缸，同时驱赶废气继续排出。 由于这时利用新气清扫废气，故该过程称为扫气过程，如图 3—1b所示，此过程一直进行到下止点后扫气口关闭为止。当 活塞继续上行关闭排气口止，整个换气过程结束。下面分别就 此三个过程进行分析。
迟后。当装上以后其相对于上、下止点的位置便是固定值，不
随任何工况而变，这是与簧片进气的主要差别。
(3)转阀打开气口以后，气口全开，进气阻力很小，故该型式 用在高升功率的发动机上。
(4)结构复杂，工艺要求高，特别是阀盘，通常用厚度仅 0.5mm的不锈钢片制作，要求平整、光滑、均匀。阀盘的轴向间 隙仅0.5mm左右，达不到要求就会出现密封不严、磨损，甚致卡 死。
簧片阀，能够吸 收曲轴箱内压力 的微弱波动，所 以给气比随转速 变化比较平缓。 在低速也几乎看 不到小的波峰的 存在。
第四节 二冲程发动机的排气过程
排气过程分为自由排气和强制排气两个阶段。
简述肺换气的过程。
简述肺换气的过程。
肺换气是指在人体内，通过呼吸系统将体内的氧气与二氧化碳进行交换的过程。
它是维持人体正常生理功能的重要机制之一。
下面将以人类的视角来描述肺换气的过程。
当我们呼吸时，空气通过鼻腔或口腔进入我们的呼吸道，经过喉咙和气管，最终到达肺部。
肺部是呼吸系统的关键组织，它由许多小的气囊组成，称为肺泡。
当空气进入肺泡时，肺泡内的氧气会通过肺泡壁进入周围的微小血管，称为毛细血管。
这些毛细血管中含有被称为红血球的细胞。
氧气会与红血球中的一种蛋白质结合，称为血红蛋白。
这个过程被称为氧合作用。
一旦血红蛋白与氧气结合，氧气就会被红细胞运输到全身各个部位，以供细胞呼吸和能量代谢使用。
这个过程被称为氧运输。
与此同时，体内产生的二氧化碳也需要从细胞中排出。
细胞内的二氧化碳会通过血液运输到肺部。
当血液中的二氧化碳到达肺部时，它会通过肺泡壁进入肺泡。
接着，二氧化碳会随着呼气被排出体外。
在肺泡和毛细血管之间进行气体交换的过程被称为肺泡换气。
通过肺泡换气，氧气从肺泡进入血液，而二氧化碳从血液排出到肺泡中。
这个过程是通过氧气和二氧化碳的浓度梯度来进行的。
肺换气还受到多种因素的调节。
例如，呼吸中枢位于脑干，它能感知体内的氧气和二氧化碳水平，并通过神经信号来调节呼吸频率和深度。
当氧气水平较低或二氧化碳水平较高时，呼吸中枢会增加呼吸的频率和深度，以增加氧气的摄入和二氧化碳的排出。
运动和身体活动也会影响呼吸和肺换气。
在运动时，身体需要更多的氧气来满足肌肉的能量需求，因此呼吸频率和深度会增加，以便更多地摄入氧气并排出二氧化碳。
总结起来，肺换气是通过肺部将氧气从空气中吸入体内，并将二氧化碳排出体外的过程。
这个过程是通过肺泡和毛细血管之间的气体交换完成的，同时受到呼吸中枢和其他调节因素的控制。
肺换气对于维持人体正常的氧气供应和二氧化碳排出至关重要。
简述肺换气的过程。
简述肺换气的过程。
肺换气是指在人体内，通过肺部的呼吸过程，将氧气从外界吸入体内，同时将体内产生的二氧化碳排出体外的过程。
它是维持人体正常生命活动的重要功能之一。
肺换气的过程主要包括呼吸道通气、肺泡通气和肺毛细血管气体交换三个步骤。
首先是呼吸道通气。
呼吸道是气体进出肺部的通道，包括鼻腔、口腔、喉部、气管和支气管等。
当我们进行正常呼吸时，气体通过鼻腔或口腔进入，经过喉部、气管和支气管进入肺部。
这个过程是通过呼吸肌肉的收缩和放松来实现的。
当肺部需要吸气时，膈肌和肋间肌收缩，使胸腔容积增大，气体就会进入肺部；当肺部需要呼气时，呼吸肌肉放松，胸腔容积减小，气体就会从肺部排出。
接下来是肺泡通气。
肺泡是肺部的基本结构单位，是气体交换的场所。
当气体进入肺部后，会通过支气管分支进入到肺泡中。
肺泡内充满了微小的血管，即肺毛细血管，气体与血液之间的气体交换就在这里进行。
氧气从肺泡中经过肺泡壁进入血液，而二氧化碳则从血液中经过肺泡壁排出体外。
这个过程是通过气体的浓度差异和分子扩散来实现的。
氧气浓度在肺泡内较高，而在血液中较低，因此氧气会自动从肺泡进入血液；相反，二氧化碳浓度在肺泡内较低，而在血液中较高，所以二氧化碳会从血液中排出体外。
最后是肺毛细血管气体交换。
肺毛细血管是肺部的血管网络，将氧气从肺泡带到全身各个组织和器官，同时将二氧化碳从全身带回肺部。
当氧气从肺泡进入肺毛细血管时，它会与血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白，然后通过血液循环将氧气输送到全身各个部位。
相反，二氧化碳则与血红蛋白分离，通过血液循环将二氧化碳带回肺部，然后通过肺泡排出体外。
总结起来，肺换气是通过呼吸道通气、肺泡通气和肺毛细血管气体交换三个步骤来完成的。
它是人体对外界气体进行摄取和排除的重要过程，保证了人体细胞的氧气供应和二氧化碳排出，维持了身体的正常生命活动。
肺换气的过程是一种复杂而精细的生理调节过程，需要多个器官和系统的协调配合，确保气体交换的高效率和准确性。
肺换气和组织换气课件
联合异常的原因可能包括慢性阻塞性 肺疾病、肺炎、心脏疾病等。
联合异常可能导致机体缺氧和酸中毒 的程度更加严重，对生命健康造成威 胁。
联合异常的症状可能包括呼吸困难、 紫绀、意识障碍等。
05
肺换气和组织换气的临床意义
在疾病诊断中的意义
肺换气和组织换气异常可能提示肺部或全身性疾病，如肺炎、肺气肿、心力衰竭等。通过对这些指标 的监测和分析，有助于早期发现和诊断相关疾病。
肺换气的过程
氧气从外界通过呼吸道的吸入进入肺 泡，然后通过扩散作用从肺泡进入肺 毛细血管。
二氧化碳则从肺毛细血管通过扩散作 用进入肺泡，然后通过呼气排出体外 。
肺换气的影响因素
通气量
呼吸频率
通气量的大小直接影响肺换气的量，通气 量越大，肺换气的量也越大。
呼吸频率的快慢也会影响肺换气的量，呼 吸频率越快，单位时间内完成的换气次数 越多。
组织换气的需求和代谢产物对肺换气 产生反馈调节，从而影响肺通气量和 气体交换效率。
肺换气与组织换气的相互调节
肺换气和组织换气是相互关联和相互影响的，它们之间的调节机制是维持内环境稳态的重要环节。
通过神经系统和激素等调节机制，肺换气与组织换气之间能够实现动态平衡和相互调节，以适应不同的生理需求和环境变化 。
肺换气和组织换气课件
目录
• 肺换气 • 组织换气 • 肺换气与组织换气的关系 • 肺换气和组织换气的异常情况 • 肺换气和组织换气的临床意义
01
肺换气
肺换气的定义
01
肺换气是指肺泡与肺毛细血管之 间的气体交换过程，即氧气和二 氧化碳在肺泡和肺毛细血管之间 的交换。
02
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国家十一五规划教材
第3章 换气系统与换气过程
3.1 换气系统的作用与组成
作用： 作用：根据发动机各缸的工作循环和着 火次序适时地开启和关闭各缸的进、 火次序适时地开启和关闭各缸的进、排 气门， 气门，使足量的纯净空气或空气与燃油 的混合气及时地进入气缸， 的混合气及时地进入气缸，并及时地将 废气排出。 废气排出。
1-排气支管 2-排气总管 3-催化转化器 4-排气温度传感器 5-副消声器 6-后排气管 7-主消声器 8-排气尾管
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第3章 换气系统与换气过程
分类： 分类：根据发动机排气管数分为单排气 系统和双排气系统。 系统和双排气系统。
V形发动机排气管布置 a）单排气系统 b）双排气系统 1-发动机 2-排气支管 3-叉形管 4-催化转化器 5排气总管6-消声器 7-排气尾管 排气总管6 8-连通管 caixinwang
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第3章 换气系统与换气过程
典型的排气消声器构造
1-排气入口
2-外壳
3-多孔管
4-隔板
5-排气出口
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第3章 换气系统与换气过程
3.2 配气机构
3.2.1 配气机构的作用
根据发动机工作循环和 点火次序， 点火次序，适时地开启 和关闭各缸的进、 和关闭各缸的进、排气 门，使纯净空气或空气 与燃油的混合气及时地 进入气缸， 进入气缸，废气及时地 排出。 排出。
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第3章 换气系统与换气过程
正时齿轮安装一五规划教材
第3章 换气系统与换气过程
4.气门驱动机构 4.气门驱动机构 是将凸轮轴的旋转运动变为气门往复运动 的机构。主要由气门挺柱、推杆、摇臂、 的机构。主要由气门挺柱、推杆、摇臂、 摇臂轴、 摇臂轴、气门间隙调整螺钉和液压挺柱等 组成 。
1-凸轮轴 2-挺柱 3-推杆 4-摇 臂轴 5-锁紧螺母 6-调整螺钉 7摇臂 8-气门锁夹 9-气门弹簧座 10111210-气门弹簧 11-气门导管 1213气门 13-气门座
1-曲轴正时皮带轮 2-中 间轴正时皮带轮 3-齿形 皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴 传动皮带轮 6-进气凸轮 轴 7-凸轮 8-液压挺柱 109-进气门组件 10-排气凸 11轮轴 11-排气门组件
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第3章 换气系统与换气过程
4.按每缸气门的数目分 按每缸气门的数目分 2气门、3气门、4气门、5气门 气门、 气门 气门、 气门 气门、 气门 气门
a）同名气门排成两列 b）同名气门排成一列 ） ） 1-T形驱动杆 2-气门杆端 形驱动杆 气门杆端
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第3章 换气系统与换气过程
3.2.4 配气机构主要组件结构原理
配气机构主要组成 1.气门组件 1.气门组件 2.凸轮轴组件 2.凸轮轴组件 3.凸轮轴传动机构 3.凸轮轴传动机构 4.气门驱动机构 4.气门驱动机构
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第3章 换气系统与换气过程
3. 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 (1） (1）齿轮传动 凸轮轴下置、 凸轮轴下置、中置的 配气机构大多采用
1-曲轴正时齿轮 2-凸轮轴正时齿轮 3-凸轮轴 4-挺柱 5-推杆 6-摇臂座 7-摇臂轴 8-摇臂 9-气门
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第3章 换气系统与换气过程
（3）利用循环冷却液加热 ）
1-节气体安装面 2-循环冷却液管 3-进气 支管安装面 4-与机体安装面 caixinwang
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第3章 换气系统与换气过程
3.1.3 排气管系
组成:排气支管和排气总管。 组成:排气支管和排气总管。 作用:汇集发动机各缸的废气安全地排入大气中。 作用:汇集发动机各缸的废气安全地排入大气中。
第3章 换气系统与换气过程
（2）链传动
多用在凸轮轴顶 置的配气机构中 优点: 优点:布置容易 缺点: 缺点:结构质量 及噪声较大
1-曲轴链轮 2-油泵驱动链轮 3-液力张紧装置 4-凸轮轴链 轮 5-导链板 6-链条
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第3章 换气系统与换气过程
（3）齿带传动
现代高速发动机广泛采用， 现代高速发动机广泛采用，可以减小 噪声，减少结构质量和降低成本。 噪声，减少结构质量和降低成本。
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第3章 换气系统与换气过程
（1）挺柱 ）
菌形挺柱
平面挺柱 1-挺柱 2-凸轮
桶形挺柱
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第3章 换气系统与换气过程
（2）推杆
1-上凹球头 2-空心杆 3-下凸球头
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第3章 换气系统与换气过程
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第3章 换气系统与换气过程
从各缸进、排凸轮的排列， 从各缸进、排凸轮的排列，可以判断出发 动机的工作顺序。如图四缸为1 动机的工作顺序。如图四缸为1－3－4－2
2
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第3章 换气系统与换气过程
凸轮轴的轴 向定位： 向定位：调 整止推片2 整止推片2的 厚度， 厚度，可控 制其轴向间 隙大小。 隙大小。
1-空气滤清器 2-空气流量计 3-进气总管 4-进气支管
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第3章 换气系统与换气过程
进气支管的加热方式 （1）利用陶瓷加热器
1-陶瓷热敏电阻加热器 2-密封圈 3-密封垫 4-进气支管
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第3章 换气系统与换气过程
（2）利用高温排气加热进气 ）
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第3章 换气系统与换气过程
（1）气门 由头部、杆身和带密封锥面的气门 由头部、 盘组成。 盘组成。
气门盘顶面的形状：凸顶、 气门盘顶面的形状：凸顶、平顶和凹顶
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第3章 换气系统与换气过程
气门弹簧座的固定方式 :锁夹式和锁销式
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第3章 换气系统与换气过程
3.2.2 配气机构总体组成与工作原理
1．配气机构总体组成
1-曲轴正时皮带轮 2-中间 轴正时皮带轮 3-齿形皮带 4-张紧轮 5-凸轮轴传动皮 带轮 6-进气凸轮轴 7-凸 轮8-液压挺柱 9-进气门组 1011件10-排气凸轮轴 11-排气 门组件
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第3章 换气系统与换气过程
教学目标与要求
掌握换气系统总体组成、 掌握换气系统总体组成、作用与工作原理 掌握配气机构的类型、 掌握配气机构的类型、结构与工作原理 理解四冲程发动机的换气过程 掌握配气相位概念及作用 掌握充气效率概念、 掌握充气效率概念、意义及其影响因素分析 学会换气系统的拆装 学会配气相位安装及气门间隙调整 理解可变气门控制系统的结构与工作原理 理解发动机废气涡轮增压的结构与工作原理
1-正时齿轮 2-止推片
3-凸轮轴颈
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第3章 换气系统与换气过程
3.凸轮轴传动机构 凸轮轴传动机构
传动机构安装时应特 别注意曲轴正时齿轮 或链轮、带轮） （或链轮、带轮）与 凸轮轴正时齿轮（ 凸轮轴正时齿轮（或 链轮、带轮） 链轮、带轮）的相互 位置关系 图中齿轮上的点A 图中齿轮上的点A应 与点B相互对齐。 与点B相互对齐。
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第3章 换气系统与换气过程
2.凸轮轴组件：由凸轮轴、 2.凸轮轴组件：由凸轮轴、凸轮轴衬套和 凸轮轴组件 止推凸缘等组成。 止推凸缘等组成。
1-螺栓 2-垫圈 3-正时齿轮 4-止推凸缘 5-止推座 6-凸 轮轴衬套 7-凸轮轴 8-驱动汽油泵的偏心轮 9-驱动分电器 1011的螺旋齿轮 10-凸轮轴轴颈 11-凸轮
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第3章 换气系统与换气过程
（3）上置凸轮轴配气机构
根据顶置气门凸轮轴的个数分为: 根据顶置气门凸轮轴的个数分为:单顶 置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴 置凸轮轴（SOHC） DOHC） （DOHC）
1-进气门 2-排气门 3-凸轮轴 4-摇臂
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第3章 换气系统与换气过程
1．气门组件：由气门、气门座、气门导管、 气门组件：由气门、气门座、气门导管、 气门弹簧、 气门弹簧、气门锁夹等零件组成
1-气门锁夹 2-气门弹簧座 3-气门弹簧 4-气门油封 5-气 门弹簧垫圈 6-气门导管 7-气门 8-气门座 9-气缸盖
第3章 换气系统与换气过程
3. 空气滤清器的分类
（1）按工作原理分: 惯性式和过滤式 按工作原理分: 按滤芯材料分: 纸滤芯、 （2）按滤芯材料分: 纸滤芯、铁丝网 滤芯等
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第3章 换气系统与换气过程
组成: 组成:
3.1.2 进气管系
1.进气总管 空气滤清器至进气支管之间的管道。 1.进气总管 空气滤清器至进气支管之间的管道。 2.进气支管 进气总管后向各气缸分配空气的支管。 2.进气支管 进气总管后向各气缸分配空气的支管。
2．配气机构工作原理
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第3章 换气系统与换气过程
3.2.3 配气机构的分类 1.按气门的布置位 1.按气门的布置位 置分 （1）侧置气门式 已淘汰） （已淘汰） 顶置气门式。 （2）顶置气门式。