文档介绍：第二章发动机的换气过程
本章要求:
了解:二冲程发动机的换气过程。
理解:配气相位,充气效率和影响因素。
掌握:四冲程发动机的换气过程和换气损失。
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第一节四行程发动机的换气过程
一、换气过程
分五个阶段:
1、自由排气阶段 2、强制排气阶段
3、进排气重叠阶段 4、进气阶段
5、惯性进气阶段
发动机的换气过程是排气过程和进气过程的通称;包括从排气门
开启直到进气门关闭的整个时期;约占410~480°曲轴转角。
换气过程的任务:
将缸内空气排出干净,并充入尽量多的新鲜充量。
换气过程进行的完善程度是提高发动机动力性的重要因素。
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图3-1 气缸内压力和排气管内压力以及进、排气流通截面积随曲轴转角的变化关系
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自由排气阶段:
从排气门打开到气缸压力接近于排气管压力的这个时期,称为自由排气阶段。
缸内压力与排气管压力之比大于临界值,排气流动出于超临界状态,废气以当地音速a排出,流量与排气管压力无关。
临界值:(2/(K+1))(K/(K-1)), a = (KRT)1/2 (m/s)
(当T=700~1100K时。A可达500~700m/s)。
废气的60%~70%排出
排气门提前开,一般排气提前角设计为30-80CA曲轴转角。高速机中,应加大排气提前角。
如 CA6102,n=3300r/min,排气提前角42;
切诺基,n=5600r/min,排气提前角56
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强制排气阶段:
气缸内压力下降到接近排气管内压力时(下止点后10~30 CA ),压力差很小,废气需依靠活塞上行被强制推出。
此阶段在整个排气过程中持续的时间最长,但排出的废气量少于自由排气阶段排出的废气量。
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进排气重叠阶段:
由于排气门迟后关闭,进气门提前开启,因此存在进排气门同时打开的现象,称为气门叠开,也称扫气阶段,清除残余废气,增加进气。
排气滞后角一般为10~35°CA,进气提前角一般为10~40°CA。
非增压进排气门重叠角一般为20-60°,增压柴油机,因其进气压力高,故需较大的气门重叠角,一般为80-160°。
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进气阶段:
排气门关闭后,活塞继续下行,新鲜气体被吸入气缸。
由于进气系统有一定的阻力,因此进气阶段气缸内的压力低于大气压力。
新鲜气体在进气管中,受到排气管的加热(汽油机中),流入气缸内的气体受到缸内残余废气的加热,其温度高于大气温度。
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惯性进气阶段:
利用气流的惯性进气,进气门滞后关。转速越高,活塞平均速度和进气流速越大,进气气流动能越大,故高速内燃机进气滞后角较大。
从活塞行至下止点到进气门完全关闭时的曲轴转角,称为进气滞后角,一般为40~70°CA.
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二、换气损失
排气损失
图3-2 四行程发动机的换气损失
w:膨胀损失;
x:推出损失;
进气损失
y:进气损失;
换气损失:x+y+w
泵气损失:x+y-u
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1、排气损失
由于排气门提前开启,造成循环功的损失w(膨胀损失或自由排气损失);和活塞将废气推出的损失x(推出损失或强制排气损失)。
2、进气损失
由于进气系统存在阻力,造成循环功的损失。
实际示功图中,把图3-2中的(x+y-u)部分称为泵气损失,归入机械损失中;而把图3-2中的w、u部分归到指示效率中考虑。
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