第6章?lián)Q氣過(guò)程與循環(huán)充量

1、2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理1第第6章章 換氣過(guò)程與循環(huán)充量換氣過(guò)程與循環(huán)充量2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理2換氣過(guò)程排氣過(guò)程進(jìn)氣過(guò)程 換氣過(guò)程的任務(wù) 排除廢氣充入盡可能多的新鮮工質(zhì) 研究的內(nèi)容換氣過(guò)程的進(jìn)行情況 分析影響充氣量的各種因素 提高充氣量 減少換氣損失方向與措施。找出換氣過(guò)程是持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件換氣過(guò)程是持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件單位時(shí)間進(jìn)入整機(jī)的充氣量是決定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率單位時(shí)間進(jìn)入整機(jī)的充氣量是決定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的的“量量”的因素的因素 2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理3 6.16.1 四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程一、換氣過(guò)程一、換氣過(guò)程 四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣

2、過(guò)程包括從排氣門(mén)開(kāi)啟到進(jìn)氣門(mén)關(guān)四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過(guò)程包括從排氣門(mén)開(kāi)啟到進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉的整個(gè)時(shí)期，約占閉的整個(gè)時(shí)期，約占410410480480曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。換氣過(guò)程的目的：換氣過(guò)程的目的： 最大限度地吸入新鮮充量最大限度地吸入新鮮充量 cc是核心問(wèn)題是核心問(wèn)題 最小的換氣損失最小的換氣損失 各缸進(jìn)氣均勻性各缸進(jìn)氣均勻性 在缸內(nèi)形成合理的流場(chǎng)在缸內(nèi)形成合理的流場(chǎng), ,以控制混合氣形成和燃燒以控制混合氣形成和燃燒2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理4換氣過(guò)程換氣過(guò)程1.1.排氣階段排氣階段 1 1）自由排氣階段）自由排氣階段2 2）強(qiáng)制排氣階段）強(qiáng)制排氣階段 3 3）慣性排氣階段）慣性排氣階段 2

3、.2.進(jìn)氣階段進(jìn)氣階段 1 1）準(zhǔn)備進(jìn)氣階段）準(zhǔn)備進(jìn)氣階段 2 2）正常進(jìn)氣階段）正常進(jìn)氣階段 3 3）慣性進(jìn)氣階段）慣性進(jìn)氣階段 3.3.氣門(mén)疊開(kāi)氣門(mén)疊開(kāi)2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理5 1.1.排氣階段排氣階段 1 1）自由排氣階段）自由排氣階段 排氣門(mén)開(kāi)啟到氣缸壓力接近了排氣管壓力的這一時(shí)期，稱(chēng)排氣門(mén)開(kāi)啟到氣缸壓力接近了排氣管壓力的這一時(shí)期，稱(chēng)為自由排氣階段。為自由排氣階段。 排氣提前角：從排氣門(mén)開(kāi)啟到活塞行至下止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲排氣提前角：從排氣門(mén)開(kāi)啟到活塞行至下止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱(chēng)為，一般為軸轉(zhuǎn)角稱(chēng)為，一般為30308080曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理6自

4、由排氣階段自由排氣階段超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài) （1）超臨界狀態(tài)）超臨界狀態(tài) 排氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力較高（排氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣壓力較高（0.20.5Mpa），），缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比1.9，排氣流動(dòng)處于超臨界，排氣流動(dòng)處于超臨界狀態(tài)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。狀態(tài)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。 2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理7通過(guò)排氣門(mén)口廢氣的流速等于該狀態(tài)下的音速（通過(guò)排氣門(mén)口廢氣的流速等于該狀態(tài)下的音速（m/s）式中式中 K絕熱指數(shù)；絕熱指數(shù)； T氣體的絕對(duì)溫度；氣體的絕對(duì)溫度； R氣體常數(shù)氣體常數(shù)Nm/（kgK）。KRTc

5、在超臨界排氣時(shí)期，廢氣流量與排氣管內(nèi)壓力在超臨界排氣時(shí)期，廢氣流量與排氣管內(nèi)壓力p pr r無(wú)關(guān)，只與氣缸內(nèi)的氣體狀態(tài)及氣門(mén)開(kāi)啟截面積有無(wú)關(guān)，只與氣缸內(nèi)的氣體狀態(tài)及氣門(mén)開(kāi)啟截面積有關(guān)。并且因排氣流速甚高，在排氣過(guò)程中伴有刺耳關(guān)。并且因排氣流速甚高，在排氣過(guò)程中伴有刺耳的噪聲，所以排氣系統(tǒng)必須裝有消聲器。的噪聲，所以排氣系統(tǒng)必須裝有消聲器。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理8 排出的廢氣量決定于氣缸內(nèi)及排氣管內(nèi)的壓力差。壓力排出的廢氣量決定于氣缸內(nèi)及排氣管內(nèi)的壓力差。壓力差越大排出廢氣越多。當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻氣缸內(nèi)與排氣管內(nèi)壓力差越大排出廢氣越多。當(dāng)?shù)侥骋粫r(shí)刻氣缸內(nèi)與排氣管內(nèi)壓力相等，自由排氣階段結(jié)束

6、（一般下止點(diǎn)后相等，自由排氣階段結(jié)束（一般下止點(diǎn)后1030曲軸轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)角）。此階段雖然歷程很短，但因排氣流速甚高，排出廢氣角）。此階段雖然歷程很短，但因排氣流速甚高，排出廢氣量達(dá)量達(dá)60%以上。以上。（2）亞臨界狀態(tài)）亞臨界狀態(tài) 缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力之比下降到缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力之比下降到1.9以下時(shí)，排氣流以下時(shí)，排氣流動(dòng)轉(zhuǎn)入亞臨界狀態(tài)，廢氣流速降低，產(chǎn)生的噪音較小。動(dòng)轉(zhuǎn)入亞臨界狀態(tài)，廢氣流速降低，產(chǎn)生的噪音較小。 2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理9 高速發(fā)動(dòng)機(jī)其排氣提前角要大一些：在高速發(fā)動(dòng)機(jī)其排氣提前角要大一些：在自由排氣階段中，排出的廢氣量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)自由排氣階段中，排出的廢氣量與

7、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，在同樣的排氣時(shí)速無(wú)關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，在同樣的排氣時(shí)間（以秒計(jì)）所相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角增大，因此，間（以秒計(jì)）所相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角增大，因此，高速發(fā)動(dòng)機(jī)排氣提前角要大。但不宜過(guò)大，高速發(fā)動(dòng)機(jī)排氣提前角要大。但不宜過(guò)大，否則會(huì)使排氣損失加大。否則會(huì)使排氣損失加大。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理102 2）強(qiáng)制排氣階段：活塞上行強(qiáng)制推出廢氣。）強(qiáng)制排氣階段：活塞上行強(qiáng)制推出廢氣。 缸內(nèi)平均壓力高于排氣管平均壓力：克服排氣門(mén)、缸內(nèi)平均壓力高于排氣管平均壓力：克服排氣門(mén)、排氣道處的阻力，一般高出排氣道處的阻力，一般高出10kpa10kpa左右。氣體的流速越左右。氣體的流速越高

8、，此壓差越大，消耗的功越多。高，此壓差越大，消耗的功越多。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理113 3）慣性排氣。）慣性排氣。 當(dāng)強(qiáng)制排氣階段接近終了，在上止點(diǎn)附近，廢氣當(dāng)強(qiáng)制排氣階段接近終了，在上止點(diǎn)附近，廢氣尚有一定的流動(dòng)能力，利用氣流的慣性進(jìn)一步排尚有一定的流動(dòng)能力，利用氣流的慣性進(jìn)一步排除廢氣。除廢氣。排氣遲閉角，一般為排氣遲閉角，一般為10103535曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理122.2.進(jìn)氣階段進(jìn)氣階段從下止點(diǎn)到進(jìn)氣閥終了這段曲軸轉(zhuǎn)角稱(chēng)為進(jìn)氣遲閉角進(jìn)氣遲閉角。從進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)到上止點(diǎn)為止，這段曲軸轉(zhuǎn)角稱(chēng)為進(jìn)氣提前角進(jìn)氣提前角。進(jìn)氣閥必須在上止點(diǎn)前開(kāi)始打開(kāi)？進(jìn)

9、氣閥關(guān)閉時(shí)也必須在下止點(diǎn)后才關(guān)閉？3）慣性進(jìn)氣階段）慣性進(jìn)氣階段1）準(zhǔn)備進(jìn)氣階段）準(zhǔn)備進(jìn)氣階段2）正常進(jìn)氣階段）正常進(jìn)氣階段2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理13進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)：進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)：增大了進(jìn)氣行程開(kāi)始時(shí)氣門(mén)的開(kāi)啟高度，減小進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。 進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)：進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)：延長(zhǎng)了進(jìn)氣時(shí)間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進(jìn)氣量。 排氣門(mén)早開(kāi)：排氣門(mén)早開(kāi)：借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈。 排氣門(mén)晚關(guān)：排氣門(mén)晚關(guān)：延長(zhǎng)了排氣時(shí)間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。 排氣門(mén)晚關(guān)排氣門(mén)晚關(guān)進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)氣門(mén)重疊氣門(mén)重疊2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理14

10、3 3. .氣門(mén)疊開(kāi)氣門(mén)疊開(kāi) ：進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟：進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟 作用：由于進(jìn)氣管、氣缸、排氣管互相連通，可以作用：由于進(jìn)氣管、氣缸、排氣管互相連通，可以利用氣流的壓差、慣性或進(jìn)、排氣管壓力波的幫助，清除利用氣流的壓差、慣性或進(jìn)、排氣管壓力波的幫助，清除殘余廢氣，增加進(jìn)氣量，降低高溫零件的溫度，但注意不殘余廢氣，增加進(jìn)氣量，降低高溫零件的溫度，但注意不應(yīng)產(chǎn)生廢氣倒流現(xiàn)象。應(yīng)產(chǎn)生廢氣倒流現(xiàn)象。 氣門(mén)疊開(kāi)角：進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，氣門(mén)疊開(kāi)角：進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，一般為一般為20208080曲軸轉(zhuǎn)角。在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)曲軸轉(zhuǎn)角。在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)8080160160的

11、的曲軸轉(zhuǎn)角。因其進(jìn)氣壓力高。曲軸轉(zhuǎn)角。因其進(jìn)氣壓力高。 2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理15因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篴. a. 進(jìn)、排氣流各自有自進(jìn)、排氣流各自有自己的流動(dòng)方向和流動(dòng)慣己的流動(dòng)方向和流動(dòng)慣性，加上重疊時(shí)間極短。性，加上重疊時(shí)間極短。b. b. 進(jìn)氣流有助于更好地進(jìn)氣流有助于更好地排氣。排氣。 氣門(mén)重疊氣門(mén)重疊會(huì)產(chǎn)生串氣嗎？會(huì)產(chǎn)生串氣嗎？不會(huì)！2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理16 二、換氣損失二、換氣損失換氣損失由排氣損失和進(jìn)氣損失兩部分組成換氣損失由排氣損失和進(jìn)氣損失兩部分組成。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理171. 1. 排氣損失排氣損失 排氣損失是從排氣門(mén)提前排氣損失是從排氣門(mén)

12、提前打開(kāi)，直到進(jìn)氣行程開(kāi)始，打開(kāi)，直到進(jìn)氣行程開(kāi)始，氣缸內(nèi)壓力到達(dá)大氣壓力之氣缸內(nèi)壓力到達(dá)大氣壓力之前，循環(huán)功的損失。前，循環(huán)功的損失。 （1 1）自由排氣損失（圖中面積）自由排氣損失（圖中面積W W），是由于排氣門(mén)提前打開(kāi)而），是由于排氣門(mén)提前打開(kāi)而引起的膨脹功的減少。引起的膨脹功的減少。（2 2）強(qiáng)制排氣損失（圖中面積）強(qiáng)制排氣損失（圖中面積Y Y），是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣），是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。所消耗的功。 2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理18減少排氣損失的主減少排氣損失的主要措施是：減小排要措施是：減小排氣系統(tǒng)阻力和排氣氣系統(tǒng)阻力和排氣門(mén)處的流動(dòng)損失。門(mén)處的流動(dòng)損失。

13、隨著排氣提前角增大，自由排氣損失面積增加，隨著排氣提前角增大，自由排氣損失面積增加，強(qiáng)制排氣損失面積減小，如圖中強(qiáng)制排氣損失面積減小，如圖中b b曲線，如排氣提前曲線，如排氣提前角減少則強(qiáng)制排氣損失面積增加，如圖中角減少則強(qiáng)制排氣損失面積增加，如圖中c c曲線。所曲線。所以最有利的排氣提前角應(yīng)使面積（以最有利的排氣提前角應(yīng)使面積（W+YW+Y）之和最小。）之和最小。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理19 2 2進(jìn)氣損失進(jìn)氣損失進(jìn)氣損失：因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻進(jìn)氣損失：因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功的損失。力而引起的功的損失。 排氣損失與進(jìn)氣損失之和排氣損失與進(jìn)氣損失之和稱(chēng)換氣損失，即圖中面積稱(chēng)換氣損失，即

14、圖中面積(W+X+Y)(W+X+Y)。在實(shí)際循環(huán)示功。在實(shí)際循環(huán)示功圖中把面積圖中把面積(x+y-d)(x+y-d)相當(dāng)?shù)南喈?dāng)?shù)呢?fù)功稱(chēng)為泵氣損失。這部分負(fù)功稱(chēng)為泵氣損失。這部分損失放在機(jī)械損失中加以考損失放在機(jī)械損失中加以考慮慮。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理206.2四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù) 6.2.1充量系數(shù)的概念充量系數(shù)的概念每缸每循環(huán)實(shí)際吸入氣缸的新鮮空氣質(zhì)量與進(jìn)每缸每循環(huán)實(shí)際吸入氣缸的新鮮空氣質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下理論計(jì)算充滿(mǎn)氣缸工作容積的空氣質(zhì)量氣狀態(tài)下理論計(jì)算充滿(mǎn)氣缸工作容積的空氣質(zhì)量比值比值 s1sacVVmm式中式中 ma 、V1實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量

15、、體積（進(jìn)氣狀態(tài)）；實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、體積（進(jìn)氣狀態(tài)）； ms 、Vs 進(jìn)氣狀態(tài)下充滿(mǎn)工作容積的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、氣缸工作容積。進(jìn)氣狀態(tài)下充滿(mǎn)工作容積的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量、氣缸工作容積。對(duì)自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)：進(jìn)氣狀態(tài)指當(dāng)?shù)卮髿鈮簩?duì)自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)：進(jìn)氣狀態(tài)指當(dāng)?shù)卮髿鈮篜s、Ts。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理21充量系數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)充量系數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo) 進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)氣缸容積為進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)氣缸容積為 排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量 此時(shí)缸內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量此時(shí)缸內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量 假定氣缸排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)關(guān)閉點(diǎn)體積為假定氣缸排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)關(guān)閉點(diǎn)體積為 sVcVasca)(VVmrVrrr

16、Vm2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理22v每循環(huán)充入氣缸的新鮮混合氣質(zhì)量每循環(huán)充入氣缸的新鮮混合氣質(zhì)量 rrasc1)(VVVm由空燃比的關(guān)系得由空燃比的關(guān)系得 ba1gmm 進(jìn)入氣缸的混合氣進(jìn)入氣缸的混合氣質(zhì)量質(zhì)量 令則則 10a0aa)1(mLLm0a0aa1LLK)(rrascasscVVVKV2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理23v考慮到進(jìn)、排氣門(mén)遲閉考慮到進(jìn)、排氣門(mén)遲閉，令，令 scscVVVVcrVV則則 假定殘余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)近似相等，假定殘余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)近似相等，應(yīng)用氣體狀態(tài)方程式應(yīng)用氣體狀態(tài)方程式 ，代入上式，得代入上式，得)() 1(racscacK

17、RTp)(1rraacssscacTpTppTK2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理241、使用因素、使用因素2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理25 6.2.2影響充量系數(shù)影響充量系數(shù)的因素的因素(1)1crsaccasTpTp1、使用因素、使用因素（1）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速nn進(jìn)氣流速進(jìn)氣流速 流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力 Pa c n過(guò)低過(guò)低,慣性進(jìn)氣慣性進(jìn)氣 c 。一定的進(jìn)氣系統(tǒng)，一定負(fù)荷下，有一定的進(jìn)氣系統(tǒng)，一定負(fù)荷下，有一個(gè)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的充量系數(shù)最大。一個(gè)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的充量系數(shù)最大。不同節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、不同轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣壓力不同節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、不同轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣壓力2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理26(1)1crsaccas

18、TpTp（2）負(fù)荷）負(fù)荷汽油機(jī)汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)，負(fù)荷負(fù)荷 ，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度 ，進(jìn)氣阻力進(jìn)氣阻力 ，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力Pa c 。柴油機(jī)柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)，負(fù)荷的變化對(duì)充氣系數(shù)無(wú)明顯負(fù)荷的變化對(duì)充氣系數(shù)無(wú)明顯的影響。的影響。汽油機(jī)的充量系數(shù)隨負(fù)荷的變化關(guān)系汽油機(jī)的充量系數(shù)隨負(fù)荷的變化關(guān)系 1-全負(fù)荷全負(fù)荷 2、3、4、5、部分負(fù)荷、部分負(fù)荷2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理27(1)1crsaccasTpTp（3）大氣狀態(tài)）大氣狀態(tài)大氣壓力：大氣壓力：P0Pa ，但，但Pa/P0基本不變，故充量系數(shù)不變。基本不變，故充量系

19、數(shù)不變。 大氣溫度大氣溫度To：To變化，變化，Ta也變化，也變化，To/Ta基本不變，故充量系數(shù)不變基本不變，故充量系數(shù)不變但但P0(To) 0 ma 發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)動(dòng)機(jī)功率 。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理282）結(jié)構(gòu)因素）結(jié)構(gòu)因素 1進(jìn)氣終了時(shí)的壓力進(jìn)氣終了時(shí)的壓力Pa Pa對(duì)對(duì) 有重要影響，有重要影響，Pa愈高，愈高， 值愈大值愈大 Pa=Ps-Pa 式中，式中，pa為氣體流動(dòng)時(shí)，克服進(jìn)氣系統(tǒng)阻力為氣體流動(dòng)時(shí)，克服進(jìn)氣系統(tǒng)阻力 而引起的壓降而引起的壓降(kPa)。一般可寫(xiě)成。一般可寫(xiě)成 式中式中 管道阻力系數(shù)管道阻力系數(shù) 進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度；進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度；V管道內(nèi)氣體的流速

20、（管道內(nèi)氣體的流速（m/s）。）。 可見(jiàn)，可見(jiàn)，pa主要取決于各段管道的主要取決于各段管道的阻力系數(shù)阻力系數(shù)和和氣體流速氣體流速。若大、高時(shí)，若大、高時(shí)，pa增加，使增加，使pa下降。下降。22vpacc2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理29 2進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)氣體溫度進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)氣體溫度Ta 進(jìn)氣終了的溫度進(jìn)氣終了的溫度Ta高于進(jìn)氣狀態(tài)溫度。引起高于進(jìn)氣狀態(tài)溫度。引起Ta升高升高的原因是的原因是: 1）新鮮工質(zhì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)與高溫零件接觸而被加熱。）新鮮工質(zhì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)與高溫零件接觸而被加熱。 2）新鮮工質(zhì)與高溫殘余廢氣混合而被加熱。）新鮮工質(zhì)與高溫殘余廢氣混合而被加熱。 Ta越高，充入氣缸工質(zhì)密度越

21、小，充量系數(shù)越小。越高，充入氣缸工質(zhì)密度越小，充量系數(shù)越小。措施：將高溫排氣管與進(jìn)氣管分置于氣缸兩側(cè)，控制進(jìn)氣措施：將高溫排氣管與進(jìn)氣管分置于氣缸兩側(cè)，控制進(jìn)氣預(yù)熱，適當(dāng)加大氣門(mén)疊開(kāi)角等，均有利于降低預(yù)熱，適當(dāng)加大氣門(mén)疊開(kāi)角等，均有利于降低Ta。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理303.殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù) 1） 增加，增加， 降低，燃燒惡化，油耗、排放增加，降低，燃燒惡化，油耗、排放增加， 2）壓縮比提高，殘余廢氣系數(shù)減小。）壓縮比提高，殘余廢氣系數(shù)減小。 3）排氣壓力高，廢氣多，充氣效率降低。）排氣壓力高，廢氣多，充氣效率降低。 4）排氣系統(tǒng)阻力大，排氣壓力高，廢氣多。）排氣系統(tǒng)阻力大

22、，排氣壓力高，廢氣多。c2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理314.4.配氣定時(shí)配氣定時(shí) 由由 的計(jì)算公式可見(jiàn)，由于進(jìn)氣門(mén)遲閉而的計(jì)算公式可見(jiàn)，由于進(jìn)氣門(mén)遲閉而 1 ,1 ,新鮮新鮮充量的充量的容積容積(Vs+Vc)減小減小, ,但但PaPa值卻可能因有氣流慣性而使進(jìn)值卻可能因有氣流慣性而使進(jìn)氣有所增加氣有所增加, ,合適的配氣定時(shí)應(yīng)考慮合適的配氣定時(shí)應(yīng)考慮、PaPa具有最大值。具有最大值。配氣相位合理依據(jù)：配氣相位合理依據(jù)：充量系數(shù)的變化是否符合動(dòng)力性要求，轉(zhuǎn)速增大，充量系數(shù)所對(duì)應(yīng)的遲充量系數(shù)的變化是否符合動(dòng)力性要求，轉(zhuǎn)速增大，充量系數(shù)所對(duì)應(yīng)的遲閉角增大。閉角增大。換氣損失是否盡可能小，取決于

23、換氣損失是否盡可能小，取決于排氣遲閉角。排氣遲閉角。能否保證必要的燃燒掃氣作用，取決于能否保證必要的燃燒掃氣作用，取決于氣門(mén)重疊角氣門(mén)重疊角排氣指標(biāo)好排氣指標(biāo)好,推遲推遲排氣提前角排氣提前角，有利于排氣性能的提高。，有利于排氣性能的提高。c2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理325.壓縮比壓縮比 壓縮比增加壓縮比增加,壓縮容積減小壓縮容積減小,殘余廢氣量隨之減小殘余廢氣量隨之減小,因而因而 有所增加。有所增加。c2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理33提高充量系數(shù)的措施：提高充量系數(shù)的措施：1 1）降低進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進(jìn)氣終了時(shí)的壓力）降低進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進(jìn)氣終了時(shí)的壓

24、力papa2 2）降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，以減小缸內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)）降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，以減小缸內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)r r3 3）減少高溫零件在進(jìn)氣系統(tǒng)中對(duì)新鮮充量的加熱，以降低進(jìn)）減少高溫零件在進(jìn)氣系統(tǒng)中對(duì)新鮮充量的加熱，以降低進(jìn)氣終了時(shí)的無(wú)量溫度氣終了時(shí)的無(wú)量溫度TaTa；4 4）合理的配氣正時(shí)和氣門(mén)升程規(guī)律，在減小廢氣質(zhì)量）合理的配氣正時(shí)和氣門(mén)升程規(guī)律，在減小廢氣質(zhì)量的同時(shí)的同時(shí)增加增加新鮮工質(zhì)新鮮工質(zhì)，即增加，即增加pa,pa,減小減小r r。5)5)采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù) 第三節(jié)第三節(jié) 提高充量系數(shù)的措施提高充量系數(shù)的措施2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理34 進(jìn)氣

25、系統(tǒng)：空氣濾清器、噴油器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣進(jìn)氣系統(tǒng)：空氣濾清器、噴油器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣門(mén)等組成。門(mén)等組成。減少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高減少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充量系數(shù)充量系數(shù)，改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要途徑。改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要途徑。（1 1）進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，按其性質(zhì)可分為兩類(lèi)：）進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，按其性質(zhì)可分為兩類(lèi)：1 1）一類(lèi)是沿程阻力，實(shí)際上是管道摩擦阻力）一類(lèi)是沿程阻力，實(shí)際上是管道摩擦阻力，與管長(zhǎng)和管，與管長(zhǎng)和管內(nèi)流動(dòng)面上的表面質(zhì)量有關(guān)。內(nèi)流動(dòng)面上的表面質(zhì)量有關(guān)。2 2）另一類(lèi)是局部阻力，它是由流通截面人小、形狀以及流）另一類(lèi)是局部阻力，它是

26、由流通截面人小、形狀以及流動(dòng)方向變化，在局部產(chǎn)生渦流損失所引起的。動(dòng)方向變化，在局部產(chǎn)生渦流損失所引起的。1 1、降低進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力、降低進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理35（2 2）降低進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力的措施：）降低進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力的措施：1 1）加大進(jìn)氣門(mén)直徑。）加大進(jìn)氣門(mén)直徑。2 2）增加進(jìn)氣門(mén)數(shù)目。）增加進(jìn)氣門(mén)數(shù)目。3 3）合理設(shè)計(jì)進(jìn)氣道及氣門(mén)的結(jié)構(gòu)。）合理設(shè)計(jì)進(jìn)氣道及氣門(mén)的結(jié)構(gòu)。4 4）對(duì)空氣濾清器定時(shí)進(jìn)行清理。）對(duì)空氣濾清器定時(shí)進(jìn)行清理。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理36v進(jìn)氣門(mén)直徑增大進(jìn)氣門(mén)直徑增大, ,擴(kuò)大氣流通路截面積增加，擴(kuò)大氣流通路截面積增

27、加， 提高。提高。v雙氣門(mén)（一進(jìn)一排）：進(jìn)氣門(mén)直徑可達(dá)活塞直雙氣門(mén)（一進(jìn)一排）：進(jìn)氣門(mén)直徑可達(dá)活塞直徑的徑的45%50%45%50%，氣門(mén)與活塞面積之比為，氣門(mén)與活塞面積之比為0.20.250.20.25，進(jìn)氣門(mén)比排氣門(mén)大進(jìn)氣門(mén)比排氣門(mén)大15%20%15%20%。v受結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)一步增大比例已很困難。受結(jié)構(gòu)限制，進(jìn)一步增大比例已很困難。c1）加大進(jìn)氣門(mén)直徑。）加大進(jìn)氣門(mén)直徑。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理37多氣門(mén)結(jié)構(gòu)多氣門(mén)結(jié)構(gòu) ：缸徑大于缸徑大于80mm時(shí)，采用二進(jìn)二排結(jié)構(gòu)；時(shí)，采用二進(jìn)二排結(jié)構(gòu)；缸徑小于缸徑小于80mm時(shí)，采用三進(jìn)二排結(jié)構(gòu)。時(shí)，采用三進(jìn)二排結(jié)構(gòu)。 2)增加氣門(mén)數(shù)增加氣門(mén)

28、數(shù)2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理38 四氣門(mén)機(jī)與二四氣門(mén)機(jī)與二氣門(mén)機(jī)相比，功氣門(mén)機(jī)相比，功率可提高率可提高70%，扭矩可提高扭矩可提高30%，且響應(yīng)性比增壓且響應(yīng)性比增壓機(jī)好，故是汽車(chē)機(jī)好，故是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)高功率化發(fā)動(dòng)機(jī)高功率化的有力措施。的有力措施。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理39 氣門(mén)升程氣門(mén)升程 氣門(mén)升程增加、改進(jìn)凸輪型線、減小運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量、增加氣門(mén)升程增加、改進(jìn)凸輪型線、減小運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量、增加零件剛度，在慣性力允許條件下使氣門(mén)開(kāi)閉盡可能快，以增零件剛度，在慣性力允許條件下使氣門(mén)開(kāi)閉盡可能快，以增大時(shí)面值，大時(shí)面值，提高充量系數(shù)。提高充量系數(shù)。 最大氣門(mén)升程與閥盤(pán)直徑之比最大氣門(mén)升程

29、與閥盤(pán)直徑之比L/d取取0.260.28。 以增大時(shí)面值，提高以增大時(shí)面值，提高充量系數(shù)充量系數(shù)。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理402.2.減少對(duì)進(jìn)氣充量的加熱減少對(duì)進(jìn)氣充量的加熱 在進(jìn)氣的過(guò)程中，進(jìn)入氣缸的新鮮充量將會(huì)被各種高溫表面所加熱在進(jìn)氣的過(guò)程中，進(jìn)入氣缸的新鮮充量將會(huì)被各種高溫表面所加熱而溫度升高。從而導(dǎo)致進(jìn)氣密度下降，充量系數(shù)減小，還可能促使發(fā)功而溫度升高。從而導(dǎo)致進(jìn)氣密度下降，充量系數(shù)減小，還可能促使發(fā)功機(jī)整體熱負(fù)荷提高和不正常燃燒的發(fā)生。進(jìn)氣溫升受到各種結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)整體熱負(fù)荷提高和不正常燃燒的發(fā)生。進(jìn)氣溫升受到各種結(jié)構(gòu)與運(yùn)行參數(shù)的影響，如進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻水

30、溫度。參數(shù)的影響，如進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻水溫度。措施措施: 盡量避免新鮮空氣同高溫零件接觸。盡量避免新鮮空氣同高溫零件接觸。 降低活塞頂及氣門(mén)處的溫度降低活塞頂及氣門(mén)處的溫度，均采用，均采用進(jìn)、排氣管兩側(cè)布置進(jìn)、排氣管兩側(cè)布置 的方案，以的方案，以提高充量系數(shù)。所以進(jìn)氣管與排氣管布置在同一側(cè)。提高充量系數(shù)。所以進(jìn)氣管與排氣管布置在同一側(cè)。 對(duì)于對(duì)于，有時(shí)也采用進(jìn)氣冷卻技術(shù)，以降低進(jìn)氣溫度。，有時(shí)也采用進(jìn)氣冷卻技術(shù)，以降低進(jìn)氣溫度。 組織燃燒掃氣。組織燃燒掃氣。 增壓機(jī)進(jìn)氣中冷。增壓機(jī)進(jìn)氣中冷。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理413 3、降低排氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力、降低排氣系統(tǒng)的流動(dòng)

31、阻力（1 1）減?。p小排排氣系統(tǒng)阻力，可以使氣缸內(nèi)的殘余廢氣壓力下降，氣系統(tǒng)阻力，可以使氣缸內(nèi)的殘余廢氣壓力下降，這樣不僅可以減少殘余廢氣系數(shù)，有利于提高充量系數(shù)，而這樣不僅可以減少殘余廢氣系數(shù)，有利于提高充量系數(shù)，而且可以減少泵氣損失，提高指示效率且可以減少泵氣損失，提高指示效率（2 2）設(shè)計(jì)目標(biāo)：降低排氣背壓、減小排氣噪聲）設(shè)計(jì)目標(biāo)：降低排氣背壓、減小排氣噪聲措施措施:va.排氣道應(yīng)當(dāng)是漸擴(kuò)型，以保證排出氣體的充分膨脹，從而排氣道應(yīng)當(dāng)是漸擴(kuò)型，以保證排出氣體的充分膨脹，從而降低氣缸與排氣管內(nèi)的壓力差，使得氣缸內(nèi)的廢氣壓力得以降低氣缸與排氣管內(nèi)的壓力差，使得氣缸內(nèi)的廢氣壓力得以迅速下降，達(dá)

32、到提高充量系數(shù)和降低泵氣損失的目的。迅速下降，達(dá)到提高充量系數(shù)和降低泵氣損失的目的。vb.選擇良好的排氣歧管的流形，避免排氣道內(nèi)截面突變、急選擇良好的排氣歧管的流形，避免排氣道內(nèi)截面突變、急轉(zhuǎn)彎和凸臺(tái)，有助于降低整個(gè)流通阻力；轉(zhuǎn)彎和凸臺(tái)，有助于降低整個(gè)流通阻力；vc.在滿(mǎn)足必要的消聲效果要求下，應(yīng)盡可能降低消聲器的流在滿(mǎn)足必要的消聲效果要求下，應(yīng)盡可能降低消聲器的流通阻力。通阻力。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理424.4.合理選擇進(jìn)排氣相位角合理選擇進(jìn)排氣相位角 從獲得最大充量系數(shù)的角度出發(fā)，比較理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要從獲得最大充量系數(shù)的角度出發(fā)，比較理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要滿(mǎn)足以下要求：滿(mǎn)足以

33、下要求：1 1）低速時(shí)，采用較小的）低速時(shí)，采用較小的氣門(mén)疊開(kāi)角氣門(mén)疊開(kāi)角以及以及較小的氣門(mén)升程較小的氣門(mén)升程，防，防止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮充量向進(jìn)氣系統(tǒng)的倒流，以便增加轉(zhuǎn)矩，提止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮充量向進(jìn)氣系統(tǒng)的倒流，以便增加轉(zhuǎn)矩，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。高燃油經(jīng)濟(jì)性。2 2）高速時(shí)應(yīng)具有最大的）高速時(shí)應(yīng)具有最大的氣門(mén)升程和進(jìn)氣遲閉角氣門(mén)升程和進(jìn)氣遲閉角，以最大程度，以最大程度地減小流動(dòng)阻力，充分利用地減小流動(dòng)阻力，充分利用氣流慣性氣流慣性，提高充量系數(shù)，以滿(mǎn)，提高充量系數(shù)，以滿(mǎn)足動(dòng)力性要求。足動(dòng)力性要求。3 3）配合以上變化，對(duì)進(jìn)氣門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉的持續(xù)期（又稱(chēng)作）配合以上變化，對(duì)進(jìn)氣門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉的持續(xù)期（又稱(chēng)作用角）也應(yīng)用角）也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣定時(shí)。，以實(shí)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣定時(shí)。 措施：利用氣門(mén)可變正時(shí)技術(shù)可以在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高充措施：利用氣門(mén)可變正時(shí)技術(shù)可以在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高充量系數(shù)。量系數(shù)。2022-5-30摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理43 完全滿(mǎn)足上述各項(xiàng)要求的機(jī)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，目前完全滿(mǎn)足上述各項(xiàng)要求的機(jī)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，目前還僅僅處于研究階段如還僅僅處于研究階段如( (GMGM汽