二行程发动机的换气过程

1、拓宝 发动机的换气过程 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.1 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 二冲程内燃机同样具有进气、压缩、燃烧、膨胀和排二冲程内燃机同样具有进气、压缩、燃烧、膨胀和排 气过程，这些过程只用两个活塞行程来完成，其中差别最气过程，这些过程只用两个活塞行程来完成，其中差别最 大的是换气过程。大的是换气过程。在膨胀行程的末期，活塞下行首先打 开排气口，开始排气，而后扫气口开启，具有一定压力的 新鲜充量由扫气口流人气缸，并强迫废气由排气口流出， 进行充量更换，然后，活塞到达下止点后又上行，在压

2、缩 行程的开始，依次将扫气口和排气口关闭，换气过程结束。 新鲜充量由扫气泵提供，扫气泵的作用是对新鲜充量进行 压缩，使其压力提高后，再进入气缸。 二冲程内燃机的换气过程分为三个阶段，自由排气阶换气过程分为三个阶段，自由排气阶 段、扫气阶段以及额外排气阶段段、扫气阶段以及额外排气阶段。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分二冲程内燃机换气过程的阶段划分 1. 1. 自由排气阶段自由排气阶段 排气口开启到新鲜充量进入气缸，为自由排气阶自由排气阶 段段。排气口一般在下止点前 60 75(CA

3、 )开启，排气 口刚开启时，气缸压力较高，约为300 600 kPa，压 力比p/pr超过1.9，是超临界排气。在该阶段，排气流 量与排气管内的气体状态无关，只取决于缸内气体的 状态和排气口流通截面的大小。自由排气阶段是二冲 程内燃机换气过程的最重要阶段，也包括超临界排气 和亚临界排气，排出大约70% 80%的废气。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分二冲程内燃机换气过程的阶段划分 2.2.扫气阶段扫气阶段 扫气口开启到活塞下行经过下止点再上行将扫气 口关闭，为扫气阶段扫气阶段。当扫

4、气口开启时，气缸压力下 降到稍低于扫气压力ps，新鲜充量进入气缸。在这 阶段，利用新鲜充量强制将废气排出气缸外，即同时 完成强制排气和气缸充气。 扫气阶段初期，扫气口开度小，排气口开度大， 主要的流动阻力在扫气口。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分二冲程内燃机换气过程的阶段划分 2.2.扫气阶段扫气阶段 随着活塞下行及废气迅速外流，缸内气体压力骤 降，可形成较高的真空，此时扫气口开度也已加大， 使新鲜充量急速流入气缸。随后，扫气口与排气口开 度均较大，扫气气流经过扫气口进入气缸，将

5、缸内废 气从排气口压向排气管，实现扫气。 发动机的后燃、缸内换热以及排气管内压力波动 等，都会给扫气和强制排气带来影响。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分二冲程内燃机换气过程的阶段划分 3.3.额外排气阶段额外排气阶段 扫气口关闭到排气口关闭，为额外排气阶段额外排气阶段。因 为结构原因，二冲程发动机扫气口关闭时刻早于排气 口。在这一阶段，由于活塞上行的排挤和排气气流的 惯性作用，部分废气与新鲜充量的混合气继续排出， 直到排气口关闭为止。对于扫气口关闭时刻晚于排气 口的发动机而言，由

6、于可以获得新鲜充量的额外加入， 故这一阶段被称为过后充气阶段。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分二冲程内燃机换气过程的阶段划分 3.3.额外排气阶段额外排气阶段 该阶段所持续的时间较短。由于活塞已经开始上 行，缸内气体受到压缩而压力提高，有利于额外排气 而不利于过后充气，要达到过后充气的目的就必须提 高扫气泵的扫气压力，相应地增加扫气泵消耗的机械 功。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.2 二冲程内燃机换

7、气过程的阶段划分二冲程内燃机换气过程的阶段划分 4 二冲程发动机换气过程的特点 (1)(1)换气时间短，换气时间短，换气质量差。在扫气期间，将有较多的 新鲜充量经过排气口直接流入到排气管中，增加了新鲜充 量的消耗量。 (2)(2)进排气过程同时进行，进排气过程同时进行，新鲜充量与废气易于掺混，残 余废气系数较大。 (3)(3)扫气消耗功大，扫气消耗功大，再加上扫气损失，其指示热效率明显 低于四冲程内燃机，因此燃油消耗率较高。 (4)HC(4)HC排放高，排放高，对于化油器式二冲程汽油机而言，由于在 扫气期间有较多新鲜充量短路而直接流入排气管，导致其 未燃HC排放较高。 第二章 发动机的换气过程

8、 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.3 二冲程内燃机的扫气泵二冲程内燃机的扫气泵 二冲程发动机换气过程的特点是进、排气过程基 本同时进行，并利用新鲜充量扫除废气，所以，新鲜 充量会与废气混合，废气排出不彻底，容易损失新鲜 充量。如按曲轴转角计算，二冲程发动机换气过程很 短，为130150曲轴转角，大约是四冲程发动机 换气过程的1/3左右。因此，二冲程发动机换气过程的 组织比较困难，其关键环节是扫气泵和扫气形式。 为了利用新鲜充量扫除废气，二冲程发动机必须 设置扫气泵，使新鲜充量压力高于气缸内废气压力。 扫气泵的类型有以下几种： 第二章 发动机

9、的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.3 二冲程内燃机的扫气泵二冲程内燃机的扫气泵 （1）曲轴箱作扫气泵曲轴箱作扫气泵 将曲轴箱封闭，利用活塞运动实现曲轴箱进 气过程，并压缩曲轴箱内气体，提高其压力，起 到扫气泵作用。 曲轴箱内最高压力与曲轴箱压缩比有关。曲 轴箱容积大，故压缩比低（ e k = 1.3 1.55 ）， 这种扫气泵的充气效率低，扫气压力pk低，约为 108 k Pa 。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.3 二冲程内燃机的扫气泵二冲程内燃机的

10、扫气泵 （2）设置专门的扫气泵设置专门的扫气泵 这种结构二冲程发动机的扫气压力pk适中， pk = 109 150 k Pa ，因为不希望消耗较多的功 率驱动扫气泵，所以不采取较高扫气压力。 （3）利用废气涡轮增压作扫气泵利用废气涡轮增压作扫气泵 这种结构二冲程发动机驱动扫气泵时不消耗 额外功率，并和废气涡轮增压技术相结合，故扫 气压力较高，pk = 140200 k Pa，根据需要，还 可以提高扫气压力。 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 废气和新鲜充量在气缸中的流

11、动方式 称为扫气形式扫气形式，也对换气过程的效果起着 重要作用。 扫气形式有以下几种基本类型： 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 扫气口和排气 口沿着气缸圆周布 置，各在相对的一 侧，扫气口沿圆周 和气缸中心线都有 倾斜角，控制气流 方向，以提高换气 质量。 （1）横流扫气横流扫气 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 排气、扫气定时关 于下止点

12、对称，扫气口 比排气口先关，有额外 排气阶段。在气缸死角 （图中A区域）容易积存 废气，容易出现新鲜充 量短路，即新鲜充量直 接从扫气口流向排气口， 如图中B路线。 （1）横流扫气横流扫气 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 扫气口和排气口 不在气缸的两侧，在 气缸的同侧。扫气口 沿圆周和气缸中心线 也有倾斜角，但气流 方向改变，废气死角 和新鲜充量短路情况 得到改善。 （2）回流扫气回流扫气 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气

13、过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 这种扫气形 式的排气定时、 扫气定时与横流 扫气类似，也有 额外排气阶段。 （2）回流扫气回流扫气 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 特点是进气气流 旋转并沿气缸轴线 运动，形成所谓气 垫，故扫气口沿切 向排列布置在气缸 圆周。气流形成气 垫，减少与废气混 合，并有利于推出 废气。 （3）直流扫气直流扫气 第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程 2.9 二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机的换气过程 2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式二冲程内燃机的扫气形式 这种结构可以 实现过后充气，没 有额外排气，也没 有短路，损失小， 换气质量高，而且 扫气口高度减小， 提高有效行程。直 流扫气方式的缺点 是结构比较复杂。 （3）直流扫气直流扫气 第二章 发动机的换气过程 重点内容 第二章重点内容第二章重点内容 1换气过程的阶段划分与特点、配气相位换气过程的阶段划分与特