发动机原理 第2版 教学课件 ppt 作者 林学东 第三章 发动机的换气过程
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汽车发动机原理第三章 发动机的换气过程幻灯片PPT
排气门开启时，气缸内废气压力较高〔0.2~0.5Mpa〕，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。
第三章 发动机换气过程
§4.1 发动机换气过程
通过排气门口废气的流速等于该状态下的音速〔m/s〕
c KRT
式中 K——绝热指数； T——气体的绝对温度； R——气体常数〔N•m/〔kg·K〕〕。
二、影响充气效率的因素 〔一〕充气效率ηv的表达式 1〕进气门关闭时缸内气体的总质量ma
假定进气门关闭时气缸容积为〔Vs’ +Vc〕，此时缸内气体压 力、温度、密度为Pa、Ta、ρa，那么缸内气体的总质量为
m avcvs ' a
2〕排气门关闭时缸内剩余废气的质量 假定排气门关闭时缸内体积为Vr，剩余废气的压力、温度、密 度为Pr、Tr、 ρr ，那么剩余废气的质量为
5.减少气门处的流动损失
第三章 发动机换气过程 §4.3 提高充气效率的措施
二、进气道和进气管 保证足够的流通面积，防止转弯及截面突变，改 善外表的光洁程度。 汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压
力波的利用 柴油机：形成进气涡流
高转速、大功率时，进气管宜短粗； 中、低速，进气管宜细长。 三、空气滤清器
找出
提高充气效率 减少换气损失
方向与措施。
第三章 发动机换气过程
§4.1 发动机换气过程
第一节 四行程发动机的 换气过程
第三章 发动机换气过程
§4.1 发动机换气过程
一、换气过程
四行程发动机的换气过程包括从排气门 开启到进气门关闭的整个时期，约占 410º~480º曲轴转角。
自由排气
换气过程 强制排气 进气 气门叠开
一、充气效率 充气效率是实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状 态下充满气缸工作容积的新鲜工质的质量的比值。
第三章 发动机换气过程
§4.1 发动机换气过程
通过排气门口废气的流速等于该状态下的音速〔m/s〕
c KRT
式中 K——绝热指数； T——气体的绝对温度； R——气体常数〔N•m/〔kg·K〕〕。
二、影响充气效率的因素 〔一〕充气效率ηv的表达式 1〕进气门关闭时缸内气体的总质量ma
假定进气门关闭时气缸容积为〔Vs’ +Vc〕，此时缸内气体压 力、温度、密度为Pa、Ta、ρa，那么缸内气体的总质量为
m avcvs ' a
2〕排气门关闭时缸内剩余废气的质量 假定排气门关闭时缸内体积为Vr，剩余废气的压力、温度、密 度为Pr、Tr、 ρr ，那么剩余废气的质量为
5.减少气门处的流动损失
第三章 发动机换气过程 §4.3 提高充气效率的措施
二、进气道和进气管 保证足够的流通面积，防止转弯及截面突变，改 善外表的光洁程度。 汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压
力波的利用 柴油机：形成进气涡流
高转速、大功率时，进气管宜短粗； 中、低速，进气管宜细长。 三、空气滤清器
找出
提高充气效率 减少换气损失
方向与措施。
第三章 发动机换气过程
§4.1 发动机换气过程
第一节 四行程发动机的 换气过程
第三章 发动机换气过程
§4.1 发动机换气过程
一、换气过程
四行程发动机的换气过程包括从排气门 开启到进气门关闭的整个时期，约占 410º~480º曲轴转角。
自由排气
换气过程 强制排气 进气 气门叠开
一、充气效率 充气效率是实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状 态下充满气缸工作容积的新鲜工质的质量的比值。
摩托车发动机原理 第三章 二冲程发动机的换气过程
二冲程发动机换气过程的描述（二）
一、二冲程发动机的换气过程
二冲程发动机进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程是用两 个活塞行程来完成的，其换气过程的工作顺序是：在膨胀行程 的末期，活塞下行，首先打开排气口，开始排气，而后扫气口 开启，具有一定压力的新鲜充量由扫气口流入气缸，并强迫废 气由排气口流出，进行充量更换，然后，活塞到达下止点后又 上行，依次将扫气口和排气口关闭，换气过程结束。新鲜充量 由扫气泵提供，扫气泵的作用是对新鲜充量进行压缩，使其压 力提高后，再进入气缸。
2．过后排气[对应时面图MDGM]
从扫气口关(SC点)到排气口关(EC点)称作过后排气。，它是 靠活塞上行强制把充量排出。这时由于气缸进气已结束，气 缸中大量的新气也随废气一起被排出，使燃料流失，油耗率 增加，同时使HC排放增加，使二冲程发动机的排放指标HC远
远高于四冲程发动机。因此，这一段愈少愈好。
增加曲轴箱的压缩比受结 构的限制不可能太大，一般 εk=1.25～1.4之间。
3．转阀进气方式对β的影响
图3—1 6是在日本山叶G—1型摩托车发动机上，利用拖动法测得的不
同进气相位角，不同转速下，转阀进气的给气比β的变化曲线。
4．簧片阀进气方式
图3-17是簧片阀进气的发动机剖面图及簧片阀另件图。这 种进气方式由于开启角大，关闭角小，可防止低速进气反喷， 低速给气比较活塞阀进气方式高。高速区，由于簧片阀的流 通阻力损失大，其β比前两种进气方式低，另外。曲轴箱上的
在下止点后活塞上行，扫气期间 气缸压力增加，从而产生气缸向曲轴 箱倒流，pk增加，故 β下降。
曲线(b)表示对该转速下，气口尺 寸适中。在IC点pk高，SC点pk低β最大。
曲线(c)表示气口尺寸过小。在IC 因尺寸过小阻力大，pk上升慢，直到IC 时pk还很低。在扫气期间，其压力下降 也慢，直到扫气口关闭(SC)时，压力pk 还很高，故给气比β也较小。
发动机原理第三章 内燃机的换气过程
➢正常排气
➢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
➢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
发动机原理课件-第三章 发动机的换气过程
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.
及图 进 3 、 1 排 气气 流缸 通内 化截压 关面力 系积和 随排 曲气 轴管 转内 角压 的力 变以 -
（3）减小进气门的阻力
①增大进气门直径 ③增加进气门升程 ②增加进气门数目 ④改善气门头与杆的过渡形状
2、减小排气系统的阻力 使用清除积炭、安装正确、保持畅通。 3、合理进气予热 4、合理配气相位——进气迟闭角
5、采用可变进气系统 ＊可变配气相位
低速，进气滞后角小防止新气倒流 高速，进气滞后角大充分利用气体流动惯性 ＊可变进气管道 低速与小负荷进气管道细而长 高速与大负荷进气管道粗而短 ＊可变进气门 低速与小负荷仅开一个主进气门 高速与大负荷时开几个进气门。
第二节 四冲程发动机的充气效率
一、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。
2、结构因素
(1) 进气系统
进气系统部件？ 减小进气系统阻力进气终了压力↑ η
CH↑
※进气门直径大于排气门直径，气门顶部的形状呈流线型。
（2）压缩比
↑ Vc↓，r↓ η
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.
及图 进 3 、 1 排 气气 流缸 通内 化截压 关面力 系积和 随排 曲气 轴管 转内 角压 的力 变以 -
（3）减小进气门的阻力
①增大进气门直径 ③增加进气门升程 ②增加进气门数目 ④改善气门头与杆的过渡形状
2、减小排气系统的阻力 使用清除积炭、安装正确、保持畅通。 3、合理进气予热 4、合理配气相位——进气迟闭角
5、采用可变进气系统 ＊可变配气相位
低速，进气滞后角小防止新气倒流 高速，进气滞后角大充分利用气体流动惯性 ＊可变进气管道 低速与小负荷进气管道细而长 高速与大负荷进气管道粗而短 ＊可变进气门 低速与小负荷仅开一个主进气门 高速与大负荷时开几个进气门。
第二节 四冲程发动机的充气效率
一、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。
2、结构因素
(1) 进气系统
进气系统部件？ 减小进气系统阻力进气终了压力↑ η
CH↑
※进气门直径大于排气门直径，气门顶部的形状呈流线型。
（2）压缩比
↑ Vc↓，r↓ η
汽车拖拉机学(第2版)课件：发动机换气系统
为了保证良好密合, 装配前应将气门头与气门座二者的密封锥 面互相研磨,研磨好的零件不能互换。
气门头部直径越大, 气门口通道截面就越大, 进、 排气阻力就 越小。 为了尽量减小进气阻力, 进气门直径比排气门大15% ~ 30%。但在排气门数目少于进气门数目的发动机中 ( 如 3 个进气 门, 2个排气门) , 排气门头部直径大于进气门。
2024/10/10
《汽车拖拉机学》
发动机换气系统
9
第一节 配气机构
二、配气机构的类型
1.按气门的布置位置分
按气门的布置位置不同，配气机构可以分为侧置气门式和顶置气 门式。
侧置式的气门布置在气缸的一侧，使燃烧室结构不紧凑，热量损 失大，气道比较曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动 力性变差。目前，这种布置形式已被淘汰。
2024/10/10
《汽车拖拉机学》
发动机换气系统
20
第一节 配气机构 三、配气机构的主要部件
配气机构的主要部件有气门组、气门传动组。
1.气门组
气门组主要由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹等零件组 成
2024/10/10
《汽车拖拉机学》
发动机换气系统
21
1.气门组
（1）气门 气门的作用是控制进、排气道的开启和关闭，在压缩和做功冲
术？
《汽车拖拉机学》
信息化载体、参观 体验、课堂讨论； 制作讲义或教材、 制作PPT
科学精神 科技发展 自主学习
信息化载体、参观 体验、课堂讨论； 制作讲义或教材、 制作PPT
科学精神 科技发展 创新思维
发动机换气系统
第一节 配气机构
2024/10/10
《汽车拖拉机学》
发动机换气系统
气门头部直径越大, 气门口通道截面就越大, 进、 排气阻力就 越小。 为了尽量减小进气阻力, 进气门直径比排气门大15% ~ 30%。但在排气门数目少于进气门数目的发动机中 ( 如 3 个进气 门, 2个排气门) , 排气门头部直径大于进气门。
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《汽车拖拉机学》
发动机换气系统
9
第一节 配气机构
二、配气机构的类型
1.按气门的布置位置分
按气门的布置位置不同，配气机构可以分为侧置气门式和顶置气 门式。
侧置式的气门布置在气缸的一侧，使燃烧室结构不紧凑，热量损 失大，气道比较曲折，进气流通阻力大，从而使发动机的经济性和动 力性变差。目前，这种布置形式已被淘汰。
2024/10/10
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发动机换气系统
20
第一节 配气机构 三、配气机构的主要部件
配气机构的主要部件有气门组、气门传动组。
1.气门组
气门组主要由气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门锁夹等零件组 成
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发动机换气系统
21
1.气门组
（1）气门 气门的作用是控制进、排气道的开启和关闭，在压缩和做功冲
术？
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第一节 配气机构
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发动机换气系统
发动机原理课件-绪论林学东版
现代发动机技术的进步
电子控制技术的应用
新材料的应用
随着电子技术的发展，现代发动机普 遍采用电子控制系统，实现了对发动 机性能的精确控制。
新型材料如陶瓷、复合材料等在发动 机制造中的应用，提高了发动机的性 能和可靠性。
环保要求推动技术进步
随着环保意识的提高，各国政府对发 动机的排放标准日益严格，推动了发 动机技术的不断进步。
03
发动机的性能指标
功率与扭矩
功率
功率是指发动机在单位时间内所做的功，通常以千瓦（kW）或 马力（hp）表示。功率决定了发动机能够克服的阻力和负载， 是评估发动机性能的重要指标。
扭矩
扭矩是指发动机输出的转矩，即发动机运转时产生的旋转力 矩。扭矩决定了发动机在特定转速下能够克服的阻力，以及 车辆加速和爬坡的能力。
维修周期是指发动机需要定期维护检查的时间间隔。较长的维修周期意味着发动机可靠性较高，维护成本较低。
04
发动机的应用领域
汽车工业
汽车工业是发动机应用最广泛的领域之一。发动机作为汽车 的动力源，为汽车提供行驶所需的动能。不同类型的汽车搭 载不同类型和规格的发动机，以满足不同的动力需求和性能 要求。
汽车工业的发展推动了发动机技术的不断进步和创新。随着 环保要求的提高，新能源汽车逐渐成为发展趋势，电动汽车 、混合动力汽车等新型汽车的出现，对发动机的性能和排放 提出了更高的要求。
船舶与海洋工程领域中，发动机作为船舶推进系统的核心 部件，为船舶提供前进的动力。不同类型的船舶需要不同 类型和规格的发动机，如柴油机、燃气轮机、电动机等。
随着海洋工程的发展，对船舶推进系统的效率和可靠性要 求也越来越高。同时，由于环保要求的提高，船舶发动机 的排放标准也越来越严格。
汽车发动机原理PPT课件
gi，ηi，经济性指标。
精选ppt
28
四、指示热效率ηi
定义：实际循环指示功Wci与所用燃油的发
热量Q1之比值,用ηi表示。
Ni —［KW］； Hu —［KJ/kg］燃料热值； Gf —［kg/h］； gi —［g/kw·h］
可以看出：ηi∝1／gi
标定工况下，ηi，gi的大致范围：
gi
ηi
汽油机： 205～320 0.25～0.40
1-2的压缩过程 绝热压缩；
2-3的燃烧过程 等压加热;
3-4的膨胀过程 绝热膨胀；
4-1的排气过程 等容放热。
等容加热循环的热效率：
ηT=1-1/εk-1×(ρK-1 )/K(ρ -1)
二、影响内燃机理想循环的主要因素
分析循环的主要目的是找出影响循环热 效率的因素，找到提高热效率的途径。
常用的方法有： 1、解析法： 从循环热效率的公式出发进行分析。 2、图示法： 由P—V图、T—S图入手分析。
二、影响ηm的因素
使用因素：转速、负荷、润滑油品质、水温等； 结构设计因素：最高燃烧压力、气缸尺寸数目、大气状态等。
1．转速n
负荷一定=>Pi、Ni基本不变
n↑=>摩擦损失↑ =>机械损失↑=>Pm↑
mN Nei 1N Nm i P Pei 1P Pm i
得: n↑,ηm↓
故用提高n来增加发动机的 动力性指标受到限制。 精选p图pt 2-3 ηm随转速的变化38关系
顺时针 正功-循环指示功； 逆时针 负功-泵气功;机械
损失功
示功图上循环曲线所围成的面
积的大小表示功的多少。
精选ppt
25
2、平均指示压力Pi
1）定义：发动机单位气缸工作容积每循环做的指 示功。
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。
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Ma
m
c
D dv
2
Cm
cm (c o )
➢
气门处气流平均速度：m
VS
F (t)
吉 林 大
➢
有效时面值：
F(t) m
tc to
fdt
mFm (tc
to ) mFm (c
o
)
1 6n
学
汽 车
∴增加F(t)是降低进气阻力，减小Ma，提高v的重要手段。
学
院
当Ma>0.5时，v 急剧下降；
所以，即使↑n，因单位时间充气量无法增加；
院
1）排气损失：包括
➢ 自由排气：排气门提前开引起的膨胀功减小W
又称彭胀损失
➢ 强制排气：活塞推出废气所消耗的功Y；
确定排气提前角的原则：
使W+Y最小
✓ 提前角过大：W过大，
吉
林
工质做工能力损失；
大 学
✓ 提前角过小：自由排气段，派出量少，
汽 车
强制排气阻力，Y
学
院
2）进气损失：进气系统阻力进气中气缸压力低于大气 压力的损失X。
所以：换气损失=W+Y+X 泵气损失=X+Y-d
➢进气损失<排气损失，但直
接影响充气效率对E/G性
吉 能具有重要影响。
林
大 学
➢减小泵气损失是改善E/G动力性和
汽 经济性，提高升功率的有效措施。
车
学
院
增压技术
3-2 充气效率及影响因素
换气过程的评价：残余废气系数换气完善程度； 充气效率：评价气缸进气能力。
气流惯性进气多，v ；
所以，需合理选配配气相位VVT技术。
吉
林 大
4）进气状态： ps ：pa , a ,实 际 新 鲜 充 量；
原修正问题
学
院
3-3 提高充气效率的措施
措施一、减少进气系统阻力
1）进气门：阻力最大 on 进气系统
气门的流通能力——时面值或角面值:
院
二、影响v因素
设下止点时缸内气体总质量为
ma
m1 mr
aVa
paVa RTa
所以，
m1(1
mr m1
)
ms
(1
mr m1
)
paVa RTa
吉 林
paVa RTa
RTs psVS
1
1
r
;
mr m1
r ;
Va VS
1
ε
ε
大
学 汽 车
1
ε
pa ps
Ts Ta
1
1
r
;
：配气相位系数
吉 林
➢多气门：减小气门处的流动损失
大
学
4气门：2进2排；5气门：3进2排
汽
车 ➢气门头部到杆身的过渡形状——流线形
学
院
4）改善配气机构： 多气门顶置布置。 凸轮驱动机构发展趋势：
➢ SVOHV SOHC DOHC
学 汽
汽油机： =6~12；r =0.05~0.16
车 学
柴油机： =14~18； r =0.03~0.06；增压：r =0.0~0.03
院
3) 配气定时： 指进气门关闭时Va与气缸总容积之比
Va Vs 1 Va∝进气迟关ic，
ic对v的影响：∝ic时刻气流惯性利用情况，即∝∙pa；
对一定n，存在最佳配气相位，使（∙pa） ，即
功率得不到提高。
故，必控制Ma。
限制Ma的措施：
➢合理的配气相位；
吉
林 ➢优化匹配活塞平均速度、
大
学
气缸直径及气门直径
汽
车 学 院
Ma
m c
D dv
2
Cm
cm (c o )
3) 多气门结构：
进气流通面积的方法：
气门直径、气门数布置。
➢增大气门直径dj>dp；原因？ ➢气门升程L: 尽可能L；
一般，最大升程与气门直径比：L/dj=0.26~0.28
学
院
1) pa： pa ，进气阻力，v
流动阻力和转速关系：
pa ps pa
pa
2
2
, 2
进气阻力的主要措施：进气管长度（可变）、转弯半径，
管道内表面粗糙度；气流速度∝n；增压。
吉 2）和 r： ，Vc ， r ，v
1
ε
pa ps
Ts Ta
1
1 r
林 大
r ，v ，同时燃烧恶化。
一、充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与进气状态下充
满气缸工作容积的新鲜充量之比。
v
m1 ms
V1 Vs
进气状态： 非增压：大气状态 增压：压气机出
吉 林
v的测量方法：用流量计测每小时实际充量 ： V1[m / h]
大
而每小时理论充量为：
学
汽 车 学
则 v V1 V
V
Vs 1000
i
n 2
60
0.03inVs
吉
排气速度：声速
林
c kRT • 排气量缸内气体状态
大 学 汽
超临界排气：总排气量的60%
和排气门有效流通截面 积; 与n、pb等无关
车
学
院
2）强制排气： 下止点到上止点；活塞推出，主要克服排气阻力。 排气迟关角： 10~35°CA 利用高速的气流惯性尽可能多排气。
2. 进气过程：进气门开启~关闭=180+io+ic
活塞下行，体积增加，气缸真空，吸气；
吉
提前角：0~40CA 足够开启面积，阻力；
林
大 学
迟关角：40~70CA 利用气流惯性，多进气
汽 车
• 随发动机工况，设计或控制最佳进气迟关角，对改善发
学
动机性能至关重要。
院
3. 配气定时及气门叠开现象 配气相位图：进气相位
非增压：20~80°CA 增压：80~160°CA
f dt
1 6n
f d
• =6nt；
• f：dt内气门开启的面积
气门的丰满系数：
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fdt fd
h t h
汽
车
保证气门动力学要求的
学
前提下，尽可能提高。
院
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2）进气马赫数Ma：评价气门处气流状态对v影响
• 定义：气门处的平均速度与当时当地的声速之比
第三章 发动机的换气过程
3-1 四冲程发动机换气过程 3-2 充气效率及其影响因素 3-3 提高充气效率的措施 3-4 内燃机增压 3-5 内燃机废气再循环(EGR)系统
要点： 换气过程评价方法、充气效率的定义； 影响因素； 改善换气过程的主要措施
3-1 四冲程发动机换气过程——损失的来源
作用：排除废气，充入新鲜气体，为QW做物质准备.
• 换气过程：排气+进气
• 物理过程：
换气中缸压、排气背压、 进排气门流通面积的变化
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1. 排气过程：气门开启~关闭=180+oi+oc
由缸压分为自由排气和强制排气
1）自由排气
排气门提前开：30~80CA，
此时：pg pb;
pg / pb (k 1) 2 k (k1) 1.（9 临界值）
排气相位
• 气门叠开现象：
在进气上止点，因进气提前角和
排气迟关角的存在，使进、排气门
吉 林
同时开启的现象。
大
学 • 作用：扫气、冷却，多进气；
汽
车 • 缺点：过大时倒流。
学
院
4. 换气损失 换气损失=进气损失(X)+排气损失(W+Y)
W:膨胀 损失
W:膨胀 损失
吉
林
大 学
泵气损失=Y+X-d
汽
车
学