发动机换气过程汽车发动机原理

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发动机换气过程汽车发动机原理
第二章：发动机的换气过程
2-1 内燃机换气过程的特点及要求 2-2 四冲程内燃机的换气过程 2-3 四冲程内燃机的充气效率ηv 2-4 减小进气系统阻力 2-5 合理选择配气定时 2-6 进气管的气体动力学效应 2-7 可变技术 2-8 二行程发动机换气过程
柴油机：质调节，进气无节流，由喷油量改变负荷， Pa基本不变 汽油机：改变节气门调节负荷
负荷节气门关小节流损失 Pa
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2. 进气终点温度Ta
新鲜工质被高温零件加热，Ta>Ts，导致ρ↓ηv↓ 柴油机：排气管和进气管分置于发动机两侧。 汽油机：为了汽化混合气，需加热新鲜混合气，进 排气管同侧。
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三、进气过程
•由于活塞下行, 缸内产生负压，使新鲜介质充入缸内。
配气相位: 4个角
排气门早开：排气提前角
1.使排气流畅 2.排气功减小
排气门晚关：排气迟闭角
1.使排气彻底 2.排气惯性
进气门早开：进气提前角
1.减小阻力 2.增加流通面积
进气门晚关：进气迟闭角
1.惯性进气
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3．残余废气系数
↑ηv↓ ε↑ ↓
柴油机比汽油机↓ 低负荷时, 汽油机↑
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4. 配气定时
ξ，Pa→ max 关太早，惯性作用未利用 关太迟，发生倒流
5. 压缩比ε
ε↑→ηv↑
6. 大气状态
Po↑→ Pa↑→ 进气量↑ To↑→ Ta↑ →进气量↓
2-3 四冲程内燃机的充气效率ηv
一、充气效率ηv的定义
•表征进气过程的完善程度及气缸利用 •实际进入气率缸。的新鲜工质质量
•进气状态下充满气缸工作容积的工质质量
•m1、v1：实际进入气缸的新鲜工质的质量、体积；
•ms 、vs：进气状态下充满工作容积的新鲜工质的质量、
•
气缸的工作容积。
•进气状态： 非增压：环境大气状态P0、T0
•1. 时面值
• 气门处气体流量dm：
•
dm=ρvm fdt
• 开启过程的气体流量:
•
m =∫dm =ρvm ∫fdt = ρvm 1/6n∫fdφ
• 式中，∫fdt称为时面值, ∫fdφ称为角面值
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2．进气马赫数Ma
•Ma定义：进气门处气体的平均速度vm与该处声速c的比值。 •vm定义：实际进入气缸的新鲜充量与进气门有效时面值之比。
以音速流出，流量取决于气体状态和流通面积，与压差无关。
2．亚临界（1<pc/pr <1.893）
流量取决于气体状态、流通面积和压差，下止点后10-30度结束。
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二、按流动特点：
1．自由排气阶段：超临界和亚临界 2． 强制排气阶段：靠活塞上行强制推出废气
•
增压：压气机出口状态Pk、Tk
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•若大气状态，气缸工作容积Vs，理论上进入气缸充气量ms: •由于，进气终了时pa<p0, Ta>T0, <Vs ,实际进气量m1：
•v的测量方法： • （1） 流量计测量发动机每小时的实际进气量V1[m3/h]； • （2）计算每小时的理论充气量V：
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2-4 减小进气系统阻力
一、减少进气系统的流动损失
进气系统阻力分为
•沿程阻力 •局部阻力（节流阻力）
汽油机：空气滤清器 化油器 节气门进气管 进气道 进气门
柴油机：空气滤清器 进气管 进气道 进气门
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二、进气门处的流动阻力
发动机换气过程-汽车发 动机原理
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2020/11/14
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前言： 课程绪论 第一章：发动机性能
目 第二章：发动机换气过程 第三章：燃料与燃烧
录 第四章：汽油机混合气的形成与燃烧 第五章：柴油机混合气的形成与燃烧 第六章：发动机的特性 第七章：车用发动机废气涡轮增压 第八章：排气污染机及控制
•（3）充气效率
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•二、ηv的数学分析表达式
1．进气终点压力Pa
Pa=Ps-ΔP ，ΔP=λρv2/2， 其中，λ：管道阻力系数；ρ：进气密度；v：流速
ΔP是各段管道所产生压降的总和，进气门处截面最小，产生的流阻最大。 (1) 油门一定，n流速Pa (2) n一定，Pa的变化与负荷调节方式有关：
排气门在下止点前打开，在上止点后关闭
3. 进气过程：进气门上止点前打开，在下止点后 关闭
4． 气门叠开：排气门迟闭，进气门早开,两气门 处于同时开启的阶段
•作用：
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• （1）扫气：减少废气，增加新鲜充量；
• （2） 冷却高温零件。 •汽油机：进气压力低，20-30CA，过大易引起回火； •非增压柴油机：进气压力较大， 20-80CA； •增压柴油机：进气压力大于大气压， 80-160CA
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•其中：D、d：活塞及进气阀盘直径；
•
Cm：活塞平均速度；
•
m：进气门开启过程的平均流量系数；
•
o、c：进气门开关角度。
•当Ma>0.5时， ηv↓↓，此时n增加，功率也不增加。
•减小Ma：
•（1） d气门通过面积
•（2） m •（3）配气相位（ c - o）
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四、换气损失
•进气损失和排气损失组成。
• 发动机换气损失图
1、自由排气损失 W 2、强制排气损失 Y
(W+Y)→min→确定最佳 排气提前角。
3、进气损失 X 4、换气损失 W+Y+X 5、泵气损失 W+Y -d
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2-1 内燃机换气过程的特点及要求
进气和排气过程的总称，任务： 1．排除缸内废气，干净彻底； 2．在有限的气缸工作容积下，充入更多的新鲜
充量。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
2-2 四冲程内燃机的换气过程
一、按三个流动状态分：
1．超临界（pc/pr 1.893）
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