第四章 换气系统与换气过程
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从排气过程、扫气过程到进气的整个气体更换过程叫做换气过程。
四冲程柴油机采用气阀换气,气阀的开度由气阀凸轮决定。
二冲程机气口换气,气口开度由活塞决定。
时面值表示了气阀与气口的流通能力。
换气过程的好坏以废气是否排除干净、新鲜空气冲入多少、新鲜空气量的消耗量为标志。
四冲程机的换气:从排气阀开到进气阀关的整个换气过程自由排气阶段:排气阀开启到缸内气压等于排气背压强制排气阶段:自由排气结束到排气阀关闭(过后排气)进气阶段:排气阀关闭到进气阀关闭(可以实现燃烧室扫气,一般只有四冲程机可以)二冲程机的换气:从排气口(阀)开到排气口(阀)关的过程自由排气阶段:从排气口开到扫气压力等于缸内压力强制排气和扫气阶段:进气开始到扫气口关闭的过程过后排气阶段:从扫气口关闭到排气口关闭二冲程机换气好坏取决于:扫排气重叠角、气阀开启延续时间、气阀的流通时间气阀采用耐热合金钢制造,采用氮化和镀鉻的方法增强其耐磨性不带阀壳的气阀,直接装在气缸盖上,不用冷却水,拆起来麻烦,一般用于中小型机带阀壳的气阀,多用于排气阀,其拆装简单、方便,有润滑油道、冷却水腔,用于大型机带壳式气阀机构:分阀盘和阀杆两部分,为提高充气效率,进气阀直径比排气阀直径大,导管由铸铁或者青铜制造,承受气阀侧推力并承担启发散热,气阀导承采用稀释的煤油或柴油润滑;气阀弹簧成对安装可以提高弹簧疲劳强度、提高弹簧振动频率防止产生共振,若一根断了还可以暂时使用,避免启发落入气缸并防止互相插入。
阀盘有平底、凸底、凹底三种,阀盘上的圆锥形面起密封作用全接式:用于小型高速机和部分老式机外接式:阀面锥角比阀座锥角小,易发生拱腰变形,用于强载中、高速增压机机内接式:阀面锥角比阀座锥角大,易发生周边翘曲变形,多用于大型二冲程机(长行程和超长行程)常见的锥阀角为30和45,锥角越大,对中性和密封性越好。
旋阀器:使气阀在启闭时缓慢转动,有效的延长排气阀的使用寿命。
可以减少积碳、均匀磨损、贴合严密;均匀散热、受热,防止局部过热;防止卡住。
内燃机的换气过程内燃机的换气过程是内燃机排出本循环的已燃气体和为下一循环吸入新鲜充量(空气或可燃混合气)的进排气过程,它是工作循环得以周而复始不断进行的保证.对四冲程内燃机而言,换气过程是指从排气门开启到进气门关闭的整个过程。
对大部分二冲程内燃机而言,换气过程即为从排气口打开到关闭的整个过程.在内燃机换气过程中,有时为了控制内燃机的NO x有害排放,还需要进行排气再循环(可分为外部ECR和内部EGR)。
内燃机采用增压技术可以提高进气密度,从而提高发动机的功率,并改善经济性和排放[1]。
内燃机的性能很大程度上依赖其换气过程,为提高动力性和经济性指标,需要研究减少进排气流动阻力损失和提高充量系数的措施及方法,以及如何为燃烧提供一个合适的缸内气体流场,并保证多缸机的各缸均匀性等.第一节四冲程内燃机的换气过程图4-1所示是四冲程内燃机换气过程的示意图,其中图4—1a为内燃机的配气相位与换气过程p-V示功图。
排气门在下止点前1点开启,由于缸内压力高,燃气快速流出,缸内压力随即迅速下降。
在进排气上止点前,进气门在3点打开,此时,排气门尚未关闭,出现一段时间的气门叠开期,排气门在上止点后2点关闭。
进气门打开初期,由于进气道与缸内压差小,进气流量小,随着活塞运动的加快,造成了缸内较大的真空度,使得中后期的进气速度提高,最后进气门在下止点后4点关闭。
进排气门迟闭角的设计,同它们提前开启一样,是为了增加进排气过程的时面值或角面值,利用气体流动的惯性,增加进气充量或废气的排出量。
四冲程内燃机的换气过程可分为排气、气门叠开、进气三个阶段,图4-1b表示了进排气门的升程和气缸压力随曲轴转角的变化情况。
图4-1 四冲程内燃机换气过程的示意图a)配气相位与低压p—V示功图b)气门升程与p- 示功图IVO一进气门开启角IVC一进气门关闭角EVO一排气门开启角EVC一排气门关闭年V c一余隙容积V s一气缸工作容积一、排气过程由于受配气机构及其运动规律的限制,排气门不可能瞬时完全打开,气门开启有一个过程,其流通截面只能逐渐增加到最大;在排气门开启的最初一段时间内,排气流通截面积很小,废气排出的流量小。
肺换气与肺通气的过程介绍在人类的呼吸系统中,肺起着非常重要的作用。
肺换气与肺通气是肺的两个重要过程,它们分别负责氧气的吸入和二氧化碳的排出。
本文将详细介绍肺换气和肺通气的过程。
肺换气的过程肺换气是指氧气从外部环境进入肺泡,并将肺泡中的二氧化碳排出体外的过程。
具体来说,肺换气包括以下几个步骤:1. 外部呼吸外部呼吸是指氧气从外部环境进入肺泡,以及二氧化碳从肺泡排出体外的过程。
1.1 吸气吸气是指空气经过鼻腔或口腔进入呼吸道。
在吸气过程中,肺泡内的气压下降,使得外部环境中的空气被吸入肺泡。
1.2 肺泡扩张随着吸气的进行,肺泡会扩张并充满了空气。
肺泡的扩张使得肺泡壁与毛细血管壁之间的距离缩短,促进了氧气和二氧化碳的交换。
1.3 氧气与二氧化碳交换在肺泡壁和毛细血管壁之间存在着非常薄的血气屏障。
这个血气屏障上富含有血红蛋白,它可以与氧气和二氧化碳发生化学反应,使氧气从肺泡进入毛细血管,而二氧化碳则相反。
2. 內部呼吸内部呼吸是指氧气从肺泡进入血液,同时將血液中的二氧化碳运送到肺泡的过程。
2.1 氧气的运输当氧气从肺泡进入毛细血管后,它会与血红蛋白结合,形成氧合血红蛋白。
这种氧合血红蛋白会被红细胞运送到全身各个组织,供氧给细胞。
2.2 二氧化碳的运输二氧化碳则相反,它会从细胞中通过血液运送到肺泡。
在血液中,大部分二氧化碳是以碳酸根离子的形式存在,通过红细胞和血浆的转运,最终被运送到肺泡。
3. 呼气呼气是指气体从肺泡排出体外的过程。
在呼气过程中,肺泡内的气压升高,使得肺泡中的空气被推出。
4. 肺换气的调节肺换气的过程受到多种因素的调节,包括中枢神经系统、呼吸肌、化学感受器等。
这些因素会根据血液内氧气和二氧化碳的浓度变化来调节呼吸频率和深度,从而保持正常的气体交换。
肺通气的过程肺通气是指气体在呼吸过程中通过肺部的流动。
具体来说,肺通气包括以下几个步骤:1. 外部通气外部通气是指气体在呼吸道中从外部环境流向肺泡的过程。
简述肺换气的过程。
肺换气是指在人体内,通过呼吸系统将体内的氧气与二氧化碳进行交换的过程。
它是维持人体正常生理功能的重要机制之一。
下面将以人类的视角来描述肺换气的过程。
当我们呼吸时,空气通过鼻腔或口腔进入我们的呼吸道,经过喉咙和气管,最终到达肺部。
肺部是呼吸系统的关键组织,它由许多小的气囊组成,称为肺泡。
当空气进入肺泡时,肺泡内的氧气会通过肺泡壁进入周围的微小血管,称为毛细血管。
这些毛细血管中含有被称为红血球的细胞。
氧气会与红血球中的一种蛋白质结合,称为血红蛋白。
这个过程被称为氧合作用。
一旦血红蛋白与氧气结合,氧气就会被红细胞运输到全身各个部位,以供细胞呼吸和能量代谢使用。
这个过程被称为氧运输。
与此同时,体内产生的二氧化碳也需要从细胞中排出。
细胞内的二氧化碳会通过血液运输到肺部。
当血液中的二氧化碳到达肺部时,它会通过肺泡壁进入肺泡。
接着,二氧化碳会随着呼气被排出体外。
在肺泡和毛细血管之间进行气体交换的过程被称为肺泡换气。
通过肺泡换气,氧气从肺泡进入血液,而二氧化碳从血液排出到肺泡中。
这个过程是通过氧气和二氧化碳的浓度梯度来进行的。
肺换气还受到多种因素的调节。
例如,呼吸中枢位于脑干,它能感知体内的氧气和二氧化碳水平,并通过神经信号来调节呼吸频率和深度。
当氧气水平较低或二氧化碳水平较高时,呼吸中枢会增加呼吸的频率和深度,以增加氧气的摄入和二氧化碳的排出。
运动和身体活动也会影响呼吸和肺换气。
在运动时,身体需要更多的氧气来满足肌肉的能量需求,因此呼吸频率和深度会增加,以便更多地摄入氧气并排出二氧化碳。
总结起来,肺换气是通过肺部将氧气从空气中吸入体内,并将二氧化碳排出体外的过程。
这个过程是通过肺泡和毛细血管之间的气体交换完成的,同时受到呼吸中枢和其他调节因素的控制。
肺换气对于维持人体正常的氧气供应和二氧化碳排出至关重要。