2.1四行程内燃机的换气过程

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一、配气相位与低压p-V示功图 Valve timing and p-V diagram
进气门关闭
进气门打开
Inlet Valve Open Inlet Valve Close
排气门开启
Exhaust Valve Open
排气门关闭
Exhaust Valve Close
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二、气门升程与低压p－示功图 Valve lift and p- diagram
按排气流动的性质：
超临界流动和亚临界流动 (Critical and subcritical flow) p2-缸内 p1-排气管内
p2 2 p1 k 1
k k 1
超临界状态排气的流量只取决于缸内气体状态和排气门有效流通面 积的大小。 亚临界流动阶段排气的流量不仅与排气门的有效流动截面有关，还 与缸内和排气管内气体的压差有关。
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二、排气提前角 (EXHAUST ADVANCING)
定义
排气门在膨胀冲程到达下止 点前的某一曲轴转角位置提前 开启的角度。
作用
增加排气流通面积（时面值or角面值）， 减少排气冲程所消耗的活塞推出功。
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三、排气门迟闭角 (EXHAUST LAG) 定义
排气门在上止点后关闭的角度。
作用
1. 避免因排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力 的增加，使缸内的残余废气量增加。 2. 利用排气管内气体流动的惯性从气缸内抽吸一部分 废气，实现过后排气。 3. 扫气作用。
排气门在上止点前数十度曲轴转角 就提前关闭，使相当一部分废气不 能排出气缸而成为残余废气。进气 门打开的时间被推迟到上止点后直 至缸内压力下降至大气压 这样进 排气阀打开的时间不再重叠，反而 有相当大的间隔，称为负的气阀重 叠。
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概 述 INTRODUCTION
1：进气行程 2：压缩行程 3：膨胀行程 4：排气行程
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曲拐
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现代发动机转速很高，一个行程经历的时间很短（如上海桑塔 纳的四冲程的发动机，在最大功率的发动机转速达5600r/min， 一个行程的时间只有0.0054s）。这样短时间的进气和排气过程 往往会使发动机充气不足或者排气不净，从而施发动机功率下 降。因此，现在发动机都延长进、排气时间，即气门的开启和 关闭时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分 别提前或延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提 高发动机动力性。
气缸压力 排气门升程 进气门升程
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排气过程 EXHAUSTING PROCESS
（EVO 1 EVC） 2
EVOBDC 自由排气
BDCTDC 强制排气 TDCEVC 扫气
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一、排气过程 (EXHAUSTING)
按燃气对活塞的作用：
自由排气和强制排气(Blowdown and displacement)
选择
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气门叠开和燃烧室扫气过程 OVERLAP and SCAVEGING
（IVO 3 EVC） 2
一、气门叠开 (OVERLAP)
从进气门开启到排气门关闭这段 曲轴转角内，出现进排气门同时 开启的现象。
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二、气门叠开角(OVERLAP PERIOD)
气门叠开所对应的曲轴转角。
气门叠开角的选择 80-140°
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进气过程 INDUCTION PROCESS
（IVO 3 IVC） 4
IVOTDC
进气扫气
TDCBDC 吸 气 BDCIVC 过后进气
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一、进气过程 (INDUCTION) 定义
从进气门开启到关闭内燃机吸入 新鲜充量的整个过程称为进气过 程。
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二、进气提前角(INTAKE ADVANCING) 定义
为了增加进入气缸的新鲜充量， 进气门在吸气上止点前提前开启 的角度。
作用
增加进气流通面积（时面值or角面值）,提高充量系数。
选择
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三、进气门迟闭角(INTAKE LAG) 定义
为了增加进入气缸的新鲜充量，进气门在吸气下 止点后，推迟关闭的角度。
作用
利用在进气过程中形成的气流惯性，实现向气缸的 过后充气，增加缸内充量。
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三、扫气作用 (SCAVEGING)
有利于扫除缸内的残余废气，增加进入气缸 的新鲜充量。 可用新鲜充量降低燃烧室内气缸盖、排气门、 活塞顶、缸套的温度以及排气的温度。
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正气门重叠和负气门重叠 POSITIVE &NEGATIVE OVERLAP
正气门重叠(实线)
在上止点进气门和排气门同时开 启，有利于增加新鲜充量和进行 燃烧室扫气。 负气门重叠(虚线)