第四章内燃机的充量更换肖.ppt

第四章 内燃机的换气过程 ◆充量更换过程的目的：将已燃气体排出并为下一循环吸入新鲜充量。 第一节 四冲程内燃机的换气过程 提高充量系数的措施： 1）降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力，? pa （一）降低进气系统的流动阻力： 1．降低进气门处的流动损失 减小进气门流通截面处流动损失的措施 合理设计进气道及气门的结构：改善进气门座、进气道以及气门头部的结构，提高流量系数。因此，在设计及制造中，应尽可能保证气道内壁面的过渡圆滑、平稳，避免气流急转弯现象。在进气门头部以及气门座面处设计合理的形状，对改善气流的流动阻力也有十分显著的效果。 2．采用可变进气系统技术 3．减少进气管和空气滤清器的阻力 排气管中往往还有消声器和排气后处理器，设计时 应在保证足够的消声与降污效果的前提下，尽可能降低 流动阻力。 二冲程内燃机的换气过程与四冲程对比 ◆二冲程汽油机的HC排放高 换气过程的评价参数： 2.过量扫气系数p78： Two-stroke engine configurations 3．直流扫气： 扫气气流沿气缸轴线运动，换气品质最好。 （二）降低排气系统的流动阻力： 排气系统的设计目标： 降低排气背压，减小排气噪声。 降低排气系统阻力，可以使气缸内的残余废气压力下 降，这样不仅可以减少残余废气系数，有利于提高充量 系数，而且可以减少泵气损失，提高指示效率。 设计时应保证排气门及其座面的良好结构。排气道应 当是渐扩型，以保证排出气体的充分膨胀，使得气缸内的 废气压力得以迅速下降，达到提高充量系数和降低泵气损 失的目的。 （三）减少对进气充量的加热： 进入气缸的新鲜充量将会被各种高温表面所加热而温度升高，从而导致进气密度下降，充量减小，还可能促使发动机整体热负荷提高和不正常燃烧的发生。 对于化油器式汽油机来说，由于需要进气加热来保证部分液态燃 料在进气管中的蒸发进气管与排气管布置在同一侧。 对于进气道喷射的汽油机以及柴油机，均采用进、排气管两侧布置的方案，以提高充量系数。对于高速内燃机，有时也采用进气冷却技术，以降低进气温度。增压内燃机则采用进气中冷技术。 第四节　内燃机的增压 ◆内燃机所能发出的最大功率主要由气缸内有效燃烧所放出的热量决定的，而这受到每循环吸入气缸内实际空气量的限制。 ◆如果空气在进入气缸前得到压缩，空气的密度增大，则在同样气缸工作容积的条件下，可以有更多的新鲜空气进入气缸，因而可以增加循环供油量，获得更大的发动机输出功。 内燃机增压涉及： 增压器本身； 增压器与内燃机的匹配； 内燃机为适应增压需要而进行的必要调整等； 一，内燃机增压概述： 萌生于19世纪末，在20世纪初得到初步应用和发展。 柴油机增压技术在20世纪中叶开始大规模的应用，并逐步推广到汽油发动机。目前绝大多数大功率柴油机、半数以上的车用柴油机以及相当比例的高性能汽油机均采用了增压技术。 增压后的功率可比原来提高40％～60％甚至更多，发动机的平均有效压力最高压力可达到3MPa，发动机的燃油经济性也有所提高，增压已经成为发动机强化最有效的手段之一。 (一) 内燃机的增压方式： 内燃机的增压方式按空气被压缩方式不同，可以分为四类： （1）机械增压：发动机输出轴直接驱动机械增压装置 （2）排气涡轮增压：压气机与涡轮同轴相连，构成涡轮增压器。涡轮在排气能量的推动下旋转，带动压气机工作，实现进气增压。内燃机排气涡轮增压系统包含压气机、涡轮机和中冷器等部件。按排气能量利用方式又可分为定压和脉冲涡轮增压两种。 （3）气波增压：利用排气系统中的压力波动效应来压缩进气。 （4）复合增压：将上述多种增压方式加以组合，以获得更好的增压效果。严格地说，复合增压不是一种独立的增压方式，它只是前面三种增压方式的组合。 （二）增压对内燃机动力性和经济性的影响： 指示热效率略有提高； 机械效率有所提高； 充量系数得到提高； 升功率得到提高； 燃油消耗率有所下降。 发动机增压的目的主要不在与提高经济性，而在于提高它的动力性和降低排放。 （三）发动机增压技术的优势与代价： 优势： 1）增压可以使发动机在总质量和体积基本不变的条件下，输出功率得到大幅度的提高。 2）与自然吸气内燃机相比，排气可以在涡轮中得到进一步膨胀，排气噪声有所降低 3）有利于高原稀薄空气条件下恢复功率。 4）柴油机增压后，缸内温度和压力水平提高，可以使滞燃期缩短，有利于降低压力升高率和燃烧噪声。 5）增压柴油机一般采用较大的过量空气系数，HC、CO和炭烟排放降低。 （三）发动机增压技术的优势与代价： 代价： 1）增压后缸内工作压