影响发动机充气效率的因素与提高措施

多，则新鲜充量 减 少，充 气 效 率 下 降。 另 一 方 面 若 废 气 量 越
多，残余废气 温 度 越 高，使 新 鲜 充 量 温 升 过 高，相 对 密 度 下
降，也使充气减少，而且还将影响混合气质量，破坏正常的燃
烧过程，使排气污染严重。
（ 四） 压缩比对充气效率的影响。压缩比增大，则燃烧室
Pα(KPα)
100
100%
80
60
65% 节气门开度
40
25% 40%
0
500 1000 1500 2000 2500
n(r/min)
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图 2 负荷对进气压力的影响
缸内进气终了压力随工况（ 转速、负荷） 的变化，决定了
发动机充气效率的变化，并直接关系到发动机的使用性能。
（ 二） 进气终了温度对充气效率的影响。由于被缸壁等
充气量，应尽量降低缸内进气终了温度，以提高充气效率。
（ 三） 残余废气压力和温度对充气效率的影响。排气终
了时，气缸内总会残留一部分废气，由于排气系统存在阻力，
使残余废气压力高于大气压，排气系统阻力特别是排气阀处
阻力最大，残余废气压力越高； 转速越高流动阻力越大，残余
废气压力越高； 残余废气压力高，残余废气密度大，废气量
【关键词】汽车发动机； 充气效率； 充气系统 【作者简介】衣玉兰（ 1970． 9 ～ ） ，女，山东栖霞人，新疆交通职业技术学院汽车与机电工程学院高级讲师； 研究方向： 汽车运用
发动机的换气过程中进入缸内的新鲜空气越多，燃烧后 发出的热量就越 多，每 循 环 做 的 功 也 越 多，由 此 引 入 了 充 气 效率的概念。充气效率 ηv = 实际进入气缸内的新鲜充气量 的质量 /进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充气量的质量
（ 二） 减少新鲜空气量的热传导。维持冷却系统技术状 况良好，防止发动机过热。减少对新鲜空气量的热传导。可 降低进气终了温 度，即 增 加 了 新 鲜 空 气 量 的 密 度，提 高 充 气 效率 ηv。
（ 三） 减少排气系统对气流的阻力。减少系统的阻力损 失，以降低残余废气压力，增加进气量，可提高充气效率。
30% ，排气门面积可以增加 40% ，这对换气过程极为有利。
Industrial & Science Tribune 2011.（10）.12
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产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 12 期
（ 3） 增大气门行程。适当增加气门行程，改进凸轮轮廓设计， 在惯性力容许的情况下，使气门开闭的进尽可能快。以提高 气门处的通过能力，减小进气阻力。（ 4） 减小气门锥角。气 门锥角一般为 45°，在气门升程相同的情况下，若减小锥角可 增大气流通过断面。
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 12 期
影响发动机充气效率的因素与提高措施
□衣玉兰
【摘 要】发动机在燃烧过程中需要充足的氧气，影响发动机充气效率的因素有进气终了压力、进气终了温度、排气终了残余废 气压力和温度； 提高发动机充气效率的措施有： 减小进气系统的流动损失、减少排气系统对气流的阻力、减少排气系 统对气流的阻力、气门叠开角、合理选择配气正时，保证最好的充气效率。
一、影响非增压发动机充气效率的因素 （ 一） 进气终了压力对充气效率 ηv 的影响。在进气终 了，活塞处于下止点时，缸内的压力总是小于大气压的，这是 因为新鲜混合气有进入气缸的过程中要克服一系列的流动 阻力和气流惯性。进气系统的阻力越大，则进入气缸的新鲜 混合气愈少，充气效率 ηv 愈小。 进气系统的阻力大小主要取决于进气系统的结构。如 气流在流经不同形式的空气滤清器时，将受到不同的进气阻 力； 进气门口是进气系统中流通截面最小，流速最大之处，进 气阻力也最大。 发动机的转速 对 进 气 阻 力 也 的 较 大 影 响，转 速 上 升 时， 新鲜气体流速增加，进气流动损失增大（ 呈平方关系增大） ， 缸内进气终了压力迅速下降。如图 1 所示 。
2． 减小进气道和进气管的阻力。（ 1） 较大的通道面积。 对进气管和 气 缸 盖 内 的 进 气 道，要 保 证 有 足 够 大 的 通 道 面 积，以减少进气阻力。（ 2） 减少弯道和截面突变。为了减少 进气阻力，进气管 和 进 气 道 应 避 免 急 转 弯、少 转 弯 和 流 通 截 面的突变。（ 3） 管道内表面光滑。气道内表面粗糙度对气流 的流动损失有一定的影响，因此管道内要光滑。（ 4） 减小空 气滤清器的阻力，所选用的空气滤清器应在满足滤清效果的 前提下，尽可能减小阻力。
所谓进气状态，是指空滤器后进气管内的气体状态。对 非增压发动机，可近似采用当时、当地的大气状态； 对增压发 动机则是指增压器出口处的状态。
影响充气效率 ηv 的因素： 非增压发动机实际充气量通 常小于理论充气量，所以充气效率 ηv 也小于 1，但在一定条 件下，如增压发动机的就有可能大于 1。现在分析非增压发 动机充气效率的影响因素。
容积减少，留在缸内的残余废气相对减少，充气效率提高。
二、提高发动机充气效率的措施
（ 一） 减小进气系统的流动损失。
1． 减少进气门处的流动损失措施。（ 1） 增大进气门直
径，配置适当大小的排气门。（ 2） 增加进气门数目。采用 2
进 2 排的 4 气门结构，每缸 4 气门的发动机与每缸 2 气门发
动机相比，在气门 直 径 相 同 的 情 况 下，进 气 门 面 积 可 以 增 大
高温机件及高温残余废气加热，使进气终了活塞在下止点时
缸内气体温度高 于 大 气 温 度，缸 内 气 体 温 度 越 高，充 入 气 体
密度越小，充气系数下降。当负荷不变，转速增加时，新鲜工
质与高温机件接触时间缩短，温升不大； 而转速不变，负荷增
加时，由于缸壁 温 度 提 高，使 缸 内 气 体 温 度 上 升。 为 了 增 加
P。
△Pα∝n2
n(r/min)
图 1 发动机转速对进气压力的影响
发动机负荷变化时，汽油机调整负荷是靠改变节气门开 度来调节进入气缸的混合气量，当汽车沿阻力减小的道路以 一定速度行驶时，采用关小节气门开度的办法来保持转速一
定，由于进气门开度减小，尽管发动机转速不变，但节流损失
增加，缸内进气终了气体压力下降。如图 2 所示。