2.1四行程内燃机的换气过程

（以2课时为单元）课序：07授课日期：09.20授课班次： 授课教师 批准人：课题：第三章 发动机的换气过程 第1节 四冲程发动机的换气过程第2节 四冲程发动机的充量系数目的要求：重点：难点：教学方法手段： 课件教学步骤：复习提问：作业题目：预习内容： 无课时分配：第三章发动机的换气过程新课导入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。

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。

在内燃机执行换气过程中，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EGR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。

§2.1 四冲程发动机的换气过程一、换气过程四冲程发动机的换气过程是指从排气门开启到进气门关闭的整个过程。

约410°CA ~480°CA.1、排气过程按燃气对活塞的作用，排气过程可分为自由排气和强制排气两个阶段；按排气流动的性质，排气过程又可分为超临界排气和亚临界排气两个阶段。

（1）自由排气阶段从排气门打开到活塞运行到排气下止点这段曲轴转角内的排气过程称为自由排气阶段。

1）自由排气阶段的特点①缸内气体一边对活塞做功，一边自动排出缸外；②缸内压力与排气管压力之比大于临界压力，气体流动处于超临界状态；排起的流量进取决于缸内气体状态和排气门流通面积，而与排气管压力无关。

③时间虽短，但排出的气量较大。

２）排气提前角从排气门开始打开到活塞运行到排气下止点时曲轴所转过的角度，称为排气提前角。

排气提前角的范围为30°CA～80°CA。

排气提前角过小，膨胀功损失小，但推出功增大；排气提前角过大，推出功减小，但膨胀功损失大；因此存在一个合适的排气提前角使得膨胀损失与推出损失之和最小。

§2-1 四冲程发动机的换气过程一、 换气过程 （一） 排气过程如图2-1为换气过程气缸压力和排气管压力随曲轴转角的变化关系。

1.自由排气阶段排开 p >> p r → p = p r 靠缸内压力将气体挤出气缸，其中 p －缸内压力, p r －排气管内压力。

（1）超临界状态排开 → p = 1.9 p r在气阀最小截面处, 气体流速等于该地声速 T R k C = m/s 。

其流量与压差 （p - p’）无关, 只决定于排气阀开启面积和气体状态。

（2）亚临界排气 Dp ≤ 1.9 p r → 排闭。

其流量取决于压差 （p - p r ）。

2. 强制排气阶段p = p r → p ≤ p r靠活塞上行将废气挤出气缸。

（二）进气过程和气门叠开角-）使新鲜介质进入缸内。

由于节流作用, 缸内产生负压；（p p气阀叠开角：非增压：20︒～60︒ CA。

太大（引起）→废气回流进气道。

太小→扫气作用不明显。

增压：110︒～140︒ CA。

进气管p↑, 扫气明显, 气阀叠开角可以增大很多。

如6135型高柴：非增压：40︒, 增压：124︒。

扫气的作用：1. 清除废气, 增加气缸内的新鲜充量。

2. 降低排气温度。

3. 降低热负荷最严重处（如气阀、活塞等）的温度。

二、换气损失理论循环换气功与实际循环换气功之差。

如图2-2：换气损失功－X+（Y+W）, 其中（W+Y）为排气损失功，X为进气损失功。

（一）排气损失功WW是因排气门提前开启而损失的膨胀功,称为自由排气损失。

Y是活塞作用在废气上的推出功,称为强制排气损失功。

图2-2排气提前角↑→ W↑，Y↓。

综合效果, 要求（Y+W）↓, 故（W+Y）有一个最佳值（W+Y）min。

对应排气提前角亦有一个最佳值, n↑→（W+Y）min↑。

（二）进气损失功X进气损失功小于排气损失功，即X < Y（三）泵气损失功（X+Y-D）在实际示功图中, 把（W+d）归到指示功中考虑。

第四章内燃机的换气过程第一节四冲程内燃机的换气过程换气过程可分为：排气、气门叠开、进气三个阶段。

一、排气过程1、排气门提前开启•原因分析•排气提前角：内燃机的排气门都在膨胀行程到达下止点前的某一曲轴转角位置提前开启，这一角度称为排气提前角。

•范围：30－80o CA2、排气门滞后关闭•原因分析•排气门迟闭角：排气门在上止点后关闭的角度•范围：10－70o CA3、排气阶段•自由排气阶段：从排气门打开到排气下止点这段曲轴转角内，缸内气体压力高于排气管内的排气背压，缸内气体一边对活塞做功，一边可以自动的排出缸外•强制排气阶段：从下止点到上止点的排气过程。

需要消耗发动机的有效功•排气流动性质：超临界排气、亚临界排气•进气过程：从进气门开启到关闭，内燃机吸入新鲜充量的整个过程•为了增加进入气缸的新鲜充量，进气门在吸气上止点前要提前开启，在吸气下止点后应推迟关闭。

•进气提前角，10－40o CA•进气门迟闭角，20－60o CA•气门叠开：在进排气上止点前后，由于进气门的提前开启与排气门的迟后延闭，使内燃机从进气门开启到排气门关闭这段时间内，出现进排气门同时开启的状态，这一现象称为气门叠开。

•气门叠开角的大小：自然吸气，增压第二节四冲程内燃机的换气损失•一、换气损失：发动机实际的换气过程存在因为排气门早开所造成的膨胀功损失、活塞强制排气的推出功损失和缸内负压造成的吸气功损失等。

理论循环与实际循环的换气功之差称为换气损失。

•二、排气损失：从排气门提前开启到下止点这一时期，由于提前排气造成了缸内压力下降，使膨胀功减少，称为膨胀损失。

活塞由下止点向上止点的强制排气行程所消耗的功称为推出损失。

两者之和称为排气损失。

•减少排气损失：合理确定排气提前角，增加排气门数目，增加流通截面积。

•三、进气损失•与理论循环相比，内燃机在进气过程中所造成的功的减少称为进气损失。

•进气过程耗功，影响发动机的充量系数第三节提高内燃机充量系数的措施一、四冲程内燃机的充量系数•定义：内燃机每循环实际吸入气缸的新鲜充量与以进气管内状态充满气缸工作容积的理论充量之比。