新手上路-關(guān)于換氣過程

1、汽車發(fā)動機(jī)原理汽車發(fā)動機(jī)原理同學(xué)們好汽車發(fā)動機(jī)原理汽車發(fā)動機(jī)原理第二章發(fā)動機(jī)的換氣過程第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.1 發(fā)動機(jī)換氣過程概述作用作用：排出廢氣，吸入新鮮充量排出廢氣，吸入新鮮充量 要求要求：、盡可能排盡廢氣，盡可能多地充入新氣，盡可能排盡廢氣，盡可能多地充入新氣，即充氣效率高；即充氣效率高；、換氣損失小；換氣損失?。?、適應(yīng)發(fā)動機(jī)工況變化；適應(yīng)發(fā)動機(jī)工況變化；2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.1 發(fā)動機(jī)換氣過程概述2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程 分析分析：、廢氣

2、排出得越干凈，吸入的新氣越多，廢氣排出得越干凈，吸入的新氣越多，可以多供油，發(fā)動機(jī)功率大；可以多供油，發(fā)動機(jī)功率大；、廢氣排出得越干凈，吸入的新氣越多，廢氣排出得越干凈，吸入的新氣越多，燃燒充分，油耗低，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好；燃燒充分，油耗低，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好；、廢氣排出得越干凈，吸入的新氣越多，廢氣排出得越干凈，吸入的新氣越多，燃燒充分，排出的有害氣體少；燃燒充分，排出的有害氣體少；、換氣損失小，機(jī)械損失小，發(fā)動機(jī)功率換氣損失小，機(jī)械損失小，發(fā)動機(jī)功率大，經(jīng)濟(jì)性好；大，經(jīng)濟(jì)性好；、不同的工況需要的進(jìn)氣量不同，要和發(fā)不同的工況需要的進(jìn)氣量不同，要和發(fā)動機(jī)工況配合。動機(jī)工況配合。第二章 發(fā)動機(jī)的

3、換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.1 發(fā)動機(jī)換氣過程概述2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程 特點(diǎn)特點(diǎn)：、時間短，速度快；時間短，速度快；、和混合氣形成過程相關(guān)聯(lián)；和混合氣形成過程相關(guān)聯(lián)；、受到空間和結(jié)構(gòu)的限制。受到空間和結(jié)構(gòu)的限制。 影響影響：、發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性；發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性；、發(fā)動機(jī)的適應(yīng)性；發(fā)動機(jī)的適應(yīng)性；、發(fā)動機(jī)的排放性能和噪聲。發(fā)動機(jī)的排放性能和噪聲。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.1 發(fā)動機(jī)換氣過程概述2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程研究的內(nèi)容研究的內(nèi)容換氣過程的進(jìn)行情況分析影響充氣量的因素分析影響換

4、氣損失的因素 提高充氣量 減少換氣損失方向與措施。找出第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 四行程發(fā)動機(jī)的換氣過程包括從排氣門開啟到進(jìn)氣門關(guān)閉的整個時期，約占410 480曲軸轉(zhuǎn)角。1、四沖程發(fā)動機(jī)換氣過程的階段劃分四沖程發(fā)動機(jī)換氣過程的階段劃分： 排氣過程排氣過程進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程氣門疊開氣門疊開排氣過程又分為排氣過程又分為自由排氣階段強(qiáng)制排氣階段進(jìn)氣過程不再劃分進(jìn)氣過程不

5、再劃分第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分、自由排氣階段自由排氣階段 排氣門開啟到氣缸壓力接近了排氣管壓力的這一時期，稱為自由排氣階段，廢氣依靠廢氣依靠自身的壓力自行排出自身的壓力自行排出。 排氣提前角排氣提前角：從排氣門開啟到活塞至下止點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。一般為30 80曲軸轉(zhuǎn)角（b b)。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分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) 排氣門開啟

6、時，缸內(nèi)廢氣壓力高（0.2 0.5 Mpa），缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比1.9，排氣流動處于超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分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)（2） 亞臨界狀態(tài) 缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力之比下降到1.9以下時，排氣流動轉(zhuǎn)入亞臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài)，廢氣流速降低。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分名詞解釋：超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)根據(jù)流動

7、速度，氣體流動分為三種情況： 1超音速流動（超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)） 2音速流動 （臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)） 3. 亞音速流動（亞臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài)）音速（m/s）為TRkc 第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分名詞解釋：超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)上游壓力與下游壓力的比值影響流動狀態(tài)：12112kkkpp第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程9 . 121pp9 . 121pp2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分名詞解釋：超臨界狀態(tài)、亞

8、臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)上游壓力與下游壓力的比值影響流動狀態(tài)：超音速（超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)）音速 （臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)）9 . 121pp亞音速（亞臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài)）第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分名詞解釋：超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)、亞臨界狀態(tài)流動狀態(tài)受流動管道的約束：不可能達(dá)到超音速不可能達(dá)到超音速可能達(dá)到超音速第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分自由排氣階段超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài)

9、亞臨界狀態(tài) 自由排氣階段排出的廢氣量取決于氣缸與排氣管的壓力差。壓力差越大排出廢氣越多。 當(dāng)氣缸與排氣管壓力相等，自由排氣階段結(jié)束（下止點(diǎn)后10 30曲軸轉(zhuǎn)角）。 自由排氣階段很短，但排氣流速高，排出廢氣量達(dá)60%以上。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分、自由排氣階段自由排氣階段 排氣門處廢氣流速為音速排氣門處廢氣流速為音速。 超臨界排氣時，廢氣流量與排氣管內(nèi)壓力pr無關(guān)，與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。廢氣流量只與缸內(nèi)的氣體壓力 p 和溫度 T 以及氣門開啟截面積有關(guān)。 此時排氣流速高，并產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。 第二章

10、 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分、自由排氣階段自由排氣階段 亞臨界排氣時，廢氣流量與排氣管內(nèi)壓力pr、缸內(nèi)壓力 p、氣門開啟截面積以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。此時廢氣流速降低，產(chǎn)生的噪音較小。 第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分、自由排氣階段自由排氣階段 高速發(fā)動機(jī)排氣提前角要大一些。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高時，在同樣的排氣時間（以秒計(jì)）所相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角增大，但不宜過大，否則會使排氣損失加大。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動

11、機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 3、 強(qiáng)制排氣階段強(qiáng)制排氣階段 亞臨界狀態(tài)亞臨界狀態(tài)。 活塞上行強(qiáng)制推出廢氣活塞上行強(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、排氣道處的阻力，一般高出10 kPa左右。氣體的流速越高，此壓差越大，消耗的功越多。 第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 3、 強(qiáng)制排氣階段強(qiáng)制排氣階段 慣性排氣。 排氣遲閉角排氣遲閉角：從活塞上行到上止點(diǎn)至排氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。一般為10 35曲軸轉(zhuǎn)角。第

12、二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 4、 進(jìn)氣階段進(jìn)氣階段 依靠活塞下行產(chǎn)生負(fù)壓強(qiáng)制依靠活塞下行產(chǎn)生負(fù)壓強(qiáng)制進(jìn)氣進(jìn)氣。 準(zhǔn)備進(jìn)氣（進(jìn)氣門開啟）。 進(jìn)氣提前角進(jìn)氣提前角：從進(jìn)氣門開啟至活塞上行到上止點(diǎn)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，一般為0 30曲軸轉(zhuǎn)角 。 第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 4、 進(jìn)氣階段進(jìn)氣階段 殘余廢氣膨脹（r r）。 正常進(jìn)氣 ?；钊滦?，新鮮氣體充入氣缸。 慣性進(jìn)氣。 進(jìn)氣遲閉角進(jìn)氣遲閉角：從活

13、塞下行到下止點(diǎn)至進(jìn)氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，一般為4070曲軸轉(zhuǎn)角。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 5、 氣門重疊氣門重疊 氣門重疊（氣門疊開）氣門重疊（氣門疊開） 指換氣過程中進(jìn)、排氣門同指換氣過程中進(jìn)、排氣門同時開啟的現(xiàn)象。時開啟的現(xiàn)象。 氣門重疊角氣門重疊角 進(jìn)、排氣門同時開啟時對應(yīng)進(jìn)、排氣門同時開啟時對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸轉(zhuǎn)角。一般為20 80曲軸轉(zhuǎn)角，對增壓發(fā)動機(jī)，因其進(jìn)氣壓力高，可達(dá)80 160。 第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動

14、機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分 5、 氣門重疊氣門重疊 氣門重疊的作用氣門重疊的作用 在氣門重疊時期，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，達(dá)到（1）清除殘余廢氣，增加進(jìn)氣量；（2）降低高溫零件的溫度。 但應(yīng)注意，不能產(chǎn)生廢氣倒流（氣缸或排氣管的廢氣流入進(jìn)氣管）現(xiàn)象。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.2 換氣過程的階段劃分回顧：回顧：四沖程發(fā)動機(jī)換氣過程的階段劃分為四沖程發(fā)動機(jī)換氣過程的階段劃分為： 排氣過程排氣過程進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程氣門疊開氣門疊開排氣過程又分為排氣過

15、程又分為自由排氣階段強(qiáng)制排氣階段第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.3 配氣相位 定義：定義： 進(jìn)、排氣門的角進(jìn)、排氣門的角度及其相對與上、下度及其相對與上、下止點(diǎn)的關(guān)系，稱為配止點(diǎn)的關(guān)系，稱為配氣相位。氣相位。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1 四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程2.1.3 配氣相位排氣門早開 （1）快排氣 （2）排氣功減小排氣門晚閉 慣性排氣進(jìn)氣門早開 （1）增加截面 （2）可以掃氣進(jìn)氣門晚閉 慣性進(jìn)氣第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 換氣損失2.2 換氣損失換氣損失 定義：定義：

16、 理論循環(huán)換氣功與實(shí)際循環(huán)換氣功之差。 換氣損失即圖中面積(W+X+Y)，由排氣損失和進(jìn)氣損失兩部分組成。 實(shí)際循環(huán)示功圖中把（W+d） 歸到指示功中考慮面積(x+y-d)代表的負(fù)功稱為泵氣損失。這部分損失放在機(jī)械損失中。第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 換氣損失2.2 換氣損失換氣損失2.2.1 排氣損失排氣損失 從排氣門提前打開，到進(jìn)氣行程開始，循環(huán)功的損失是排氣損失排氣損失。包括： (1) 自由排氣損失自由排氣損失W ,由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。 (2) 強(qiáng)制排氣損失強(qiáng)制排氣損失Y ,活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。 第二章 發(fā)動機(jī)的換氣過程 換氣損失2.2 換氣損失換氣損失2.2.1 排氣損失排氣損失 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b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c曲線。所以最佳的排氣提前角應(yīng)使面積最佳的