bx发动机原理2

1、1内燃机原理发动机的换气过程2四行程发动机的换气过程 换气过程换气过程:排出废气充入新气的全过程排出废气充入新气的全过程周期性的非稳态流动的过程从“量”方面影响动力性和经济性(进气量)换气过程的目的换气过程的目的: :最大限度地吸入新鲜充量最小的换气损失各缸进气的均匀性在缸内形成合理的流场，以控制混合气的形成和燃烧31.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.配气相位对发动机性能的影响配气相位对发动机性能的影响4.四行程发动机的充气效率四行程发动机的充气效率v v及影响因素及影响因素5.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变

2、技术可变技术8. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程（1 1）换气过程包括从排气门开启到进气门关）换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期，约占曲轴转角闭的整个时期，约占曲轴转角410410480480。换气系统：进气系统换气系统：进气系统+ +燃烧室燃烧室+ +排气系统；排气系统； 进气提前角进气提前角0 04040 进气迟闭角进气迟闭角20206060 排气提前角排气提前角30308080 排气迟闭角排气迟闭角10103535 自然吸气式发动机的配气定时自然吸气式发动机的配气定时41.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.配气相位对发动机性能的

3、影响配气相位对发动机性能的影响4.四行程发动机的充气效率四行程发动机的充气效率v v及影响因素及影响因素5.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程（2）换气过程分期）换气过程分期排气过程（占排气过程（占240 260曲轴转角）曲轴转角）自由排气阶段自由排气阶段 （超临界、亚临界）：（超临界、亚临界）： 1/3下止点后下止点后10 30曲轴转角结束，排出曲轴转角结束，排出6060的废气的废气强制排气阶段：强制排气阶段：2/3进气过程：进气过程： （占（占230 260曲轴转角）曲轴转角）进气门

4、提前打开为了保证活塞下行时有足够大进气门提前打开为了保证活塞下行时有足够大的开启面积的开启面积核心问题是充气效率核心问题是充气效率v v气门重叠过程：（占气门重叠过程：（占0 80曲轴转角）曲轴转角）进、排气门同时开启进、排气门同时开启可以利用气流的压差、惯性或进、排气管压力可以利用气流的压差、惯性或进、排气管压力波，清除残余废气。波，清除残余废气。51.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.配气相位对发动机性能的影响配气相位对发动机性能的影响4.四行程发动机的充气效率四行程发动机的充气效率v v及影响因素及影响因素5.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力6.进排

5、气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程XYdwY排气泵气损失排气泵气损失X进气泵气损失进气泵气损失W自由排气损失（排气门提自由排气损失（排气门提前打开引起的膨胀功的损失）前打开引起的膨胀功的损失）换气损失换气损失=泵气损失泵气损失+膨胀损失膨胀损失 =排气损失排气损失+进气损失进气损失61. .四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.2.换气损失换气损失3.3.配气相位对发动机性能的影响配气相位对发动机性能的影响4.4.四行程发动机的充气效率四行程发动机的充气效率v v及影响因素及影响因素5.5.减少进气系统的阻力减少进气系统

6、的阻力6.6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.7.可变技术可变技术8. 8. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程71. .四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.2.换气损失换气损失3.3.配气相位对发动机性能的影响配气相位对发动机性能的影响4.4.四行程发动机的充气效率四行程发动机的充气效率v v及影响因素及影响因素5.5.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力6.6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.7.可变技术可变技术8. 8. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程配气相位影响充气效率配气相位影响充气效率 ，也影响循环的热效率也影响循环的热效率8气门重叠时的

7、进排气过程气门重叠时的进排气过程9（1 1）充气效率是实际进入气缸的容积的）充气效率是实际进入气缸的容积的新鲜工质的量与进气状态下充满气缸工作新鲜工质的量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质的量的比值容积的新鲜工质的量的比值 v v= m= m1 1/m/ms s=V=V1 1/V/Vs s(2)(2)影响充气效率的因素影响充气效率的因素进气终了压力进气终了压力p pa a P Pa a v v进气终了温度进气终了温度T Ta a T Ta a v v残余废气系数残余废气系数 v v 配气定时配气定时压缩比压缩比 v v 进气状态进气状态 P Ps s P Pa a v v1.四行程发动机的

8、换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.配气相位对发动机性能的影响配气相位对发动机性能的影响4.四行程发动机的充气效率四行程发动机的充气效率v及影响因素及影响因素5.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程101.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.进排气管动态效应进排气管动态效应6.可变技术可变技术7. 二行程发动机的换气过程二行程发动机的

9、换气过程减少各段通路的阻力，增大流通能力，是减少各段通路的阻力，增大流通能力，是提高提高v，改善发动机性能的主要方向。进，改善发动机性能的主要方向。进气系统的阻力不仅影响充气效率气系统的阻力不仅影响充气效率v，也影，也影响换气损失，从而影响发动机的输出功率。响换气损失，从而影响发动机的输出功率。一、进气门一、进气门1、提高进气门的时面值、提高进气门的时面值fdt转速转速n提高提高,时面值降低时面值降低,dt内通过气门的气体流量内通过气门的气体流量减少减少2、进气马赫数、进气马赫数M a Ma 0.5后，后， v会急速下降会急速下降 因为：虽然平均流速未达到音速，但因为：虽然平均流速未达到音速，

10、但 某些小升程段的流速已接近某些小升程段的流速已接近“壅塞壅塞” 进气马赫数进气马赫数是进气门处气体的平均速度与该处声速的比值 平均流速定义为：实际进入气缸的新鲜充量与进气门有效时面值之比。 在正常的配气条件下，当在正常的配气条件下，当Ma超过一定数值超过一定数值(05左右左右)时，时，充气效率充气效率便便急剧下降急剧下降 141.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.进排气管动态效应进排气管动态效应6.可变技术可变技术7. 二行程发动机的换气过程二行程发动

11、机的换气过程3、气门直径ds和气门数增大气门直径可扩大气流通路截面积多气门结构可大幅度增加进气体积流量Ds v15171.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程4、气门升程、气门升程5、减少气门处的流动损失、减少气门处的流动损失二、进气道和进气管二、进气道和进气管管壁光滑，避免转弯、截面突变，保证有管壁光滑，避免转弯、截面突

12、变，保证有足够的流通面积，提高充气效率。足够的流通面积，提高充气效率。流动损失与燃油雾化的矛盾（化油流动损失与燃油雾化的矛盾（化油器或单点电喷汽油机）器或单点电喷汽油机） 流动损失与缸内涡流比的矛盾（柴流动损失与缸内涡流比的矛盾（柴油机和油机和GDI汽油机）汽油机）柴油机上，还要求气流通过进气道在气缸柴油机上，还要求气流通过进气道在气缸中形成涡流，改善混合气的形成和燃烧。中形成涡流，改善混合气的形成和燃烧。三、空气滤清器三、空气滤清器在保证滤清效果的前提下，尽可能减小阻在保证滤清效果的前提下，尽可能减小阻力；使用低阻高效的滤清器，及时换芯力；使用低阻高效的滤清器，及时换芯 在惯性力允许条在惯性

13、力允许条件下件下使气门开闭得尽可能快，从而增大时面值，提高通过能力 19综合提高气门处流通能力的措综合提高气门处流通能力的措施施 211、基本概念 在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失 ，压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失 2、沿程压力损失： 油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。 3、局部压力损失： 是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。221.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过

14、程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程D2的进气晚关角D1的进气晚关角231.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程

15、二行程发动机的换气过程动态效应定义动态效应定义:由于进排气的流动过程 是典型的不稳定（不定常）流动,使得进排气门处的压力和流速不断改变,从而对充气效率、排气流速及各缸进排气不均匀有影响.管道中压力波传播的基础知识管道中压力波传播的基础知识：压力波传播的速度就是该介质状态下的音速 ，若管道中某点在压力波传到时已具有流速v,则压力波面的传播速度为c= v ;压力单波传到之处，其效果是使该处压力上升者叫密波，或压缩波；反之，为疏波，或膨胀波；开口端出现全负反射，即反射波性质与来波相反，而幅值相同；封闭端出现全正反射，即反射波性质及幅值与来波完全相同。241.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过

16、程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程单缸机进气管动效应的利用本循环压力波的动态效应(惯性效应)设进气门开启时间为ts,压力波传播周期为t=2L/t ts时,反射波对进气无影响t ts时,反射波在进气后期到达气门口时, v v提高进气门处的压力251.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充

17、气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程管长L与转速n要合理匹配;L太长,对v没有影响;太短,多次返回的密波和疏波相互抵消,影响不大.261.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机

18、的换气过程上循环(波动效应)不同频比q时,气门口相邻两循环间上一循环压力波的波形.当q=1,2,.正整数时,正巧本循环进气之初,上循环的殘余负波到达,故对v v不利;当q=1.5,2.5时,循环的殘余正波到达,故对v v有利.271.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程结论：结论：频率比q一定时，管长与转速成反比。即：高速

19、时所需进气管短，低速时所需进气管长。据此原理的可变技术可变进气管长度技术281.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程可变进气管长度技术当发动机在2000转左右时电脑控制进气管长度控制阀关闭，让空气先流经螺旋形状的长进气管后再进入汽缸，此时为长进气管状态 当发动机转速上升到5000转时，进气管长度控制阀打开，让空气不经螺旋管

20、道而直接进入到汽缸，此时为短进气管状态。 291.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程可变进气歧管截面积技术可变进气歧管截面积技术也是为了发动机低转速时提高缸内负压而设计的可变机构.在发动机高转速时使用较大的进气歧管截面积提高进气流量；在发动机低转速时使用较小的进气歧管截面积，提高汽缸的进气负压，也能在汽缸内充分形成涡流，

21、让空气跟汽油更好的混合 301.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程可变气门定时机构凸轮相位可变High-rpm lobe31VVTi.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVTi系统。丰田的VVTi系统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。它的工作原理是：当发动机由低速向

22、高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。 丰田VVTL-i引擎全名是Variable Valve Timing & Lift Intelligent,它跟VVT-i是不同的,VVT-i目前已经普遍被丰田或雷克萨斯的车款所使用,从最高级的LS430,GS300,IS200到最平民的花冠身上都已经广泛地运用到这项科技,而2000年发表的全新一代Celica则进一步地使用VVTL-i引擎。在原来的VVT-i引

23、擎上的凸轮轴,加了可以切换大小不同角度的凸轮,利用摇臂机构来决定是否顶到高角或小角度的凸轮,而作到可连续式地改变引擎的正时,相位与两段式的气门升程。32 从上图中可以看到，两个进气气门摇臂中间还有一个特殊的摇臂，它对应的是凸轮轴上的一个高角度凸轮，而在发动机低转速时两个进气摇臂和这个特殊摇臂是分离的、互无关系，进气摇臂只由低角度凸轮驱动，因此进气气门打开的升程较小，这有助于提高低转速时的燃油经济性。但当发动机达到一定转速时，由电子液压控制的连杆会将两个进气摇臂和那个特殊摇臂连接为一体，此时三个摇臂就会同时被高角度凸轮驱动，而气门升程也会随之加大，单位时间内的进气量更大，从而发动机动力更强。33

24、1.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程可变气门升程34车载电脑根据当前的发动机转速来决定螺套的所在位置，黑色的直流马达就是用来驱动螺套的。而螺套由一根连杆与控制杆相连，螺套的横向移动可以带动控制杆转动，控制杆转动时上面的摇臂随之转动，而摇臂又与link B（连杆B）相连，摇臂逆时针转动时就会带动link B去顶气门挺杆上

25、端的输出凸轮，最后输出凸轮就会顶起气门来改变气门升程。这套VVEL连续可变气门升程系统在一定范围内（这个范围的大小由螺杆的长度和输出凸轮的角度来决定）可实现无级连续调节，针对不同的发动机转速都有相应的气门升程，3537Sarich 3 cylinder two-stroke engine3839二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程40曲轴箱扫气曲轴箱扫气扫气泵扫气扫气泵扫气41进排气重叠（扫气）期占进排气重叠（扫气）期占70708080，换气持续时间短，残，换气持续时间短，残余废气系数大余废气系数大, ,且有大量新气流失；且有大量新气流失；有效膨胀行程小，扫气耗能大，指示热效率有效膨胀

26、行程小，扫气耗能大，指示热效率i i小；小；变工况时易偏离优化匹配状态变工况时易偏离优化匹配状态, ,故变工况时性能差；故变工况时性能差；排放性能（排放性能（HCHC）差。）差。有扫、排气孔，润滑困难，机油消耗大有扫、排气孔，润滑困难，机油消耗大热负荷高，冷却困难，易出再活塞顶局部过热、排气口过热负荷高，冷却困难，易出再活塞顶局部过热、排气口过热等现象热等现象动力性能只增大动力性能只增大50507070，燃油消耗率高，燃油消耗率高20203030。二冲程与四冲程的差别：二冲程与四冲程的差别：421.四行程发动机的换气过程四行程发动机的换气过程2.换气损失换气损失3.四行程发动机的充气效率及影响

27、因素四行程发动机的充气效率及影响因素4.减少进气系统的阻力减少进气系统的阻力5.合理选择配气定时合理选择配气定时6.进排气管动态效应进排气管动态效应7.可变技术可变技术8.二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程43换气质量指标：（1）扫气效率：换气结束时，留在气缸内新）扫气效率：换气结束时，留在气缸内新鲜充量的质量鲜充量的质量mo与缸内工质总质量与缸内工质总质量mg之比。之比。反映扫气质量的好坏。反映扫气质量的好坏。（2）过量扫气系数：每循环由扫气孔流出的）过量扫气系数：每循环由扫气孔流出的新鲜充量的质量新鲜充量的质量mt与按大气状态下充满气缸工作容积与按大气状态下充满气缸工作容积Vs的新气质量的新气质量ms之比。之比。反映每循环耗气量的多少。反映每循环耗气量的多少。（3）充气效率）充气效率反映了整个进气过程组织的好坏。反映了整个进气过程组织的好坏。（4）给气效率）给气效率换气后留在缸内的新气质量换气后留在缸内的新气质量mo与每循环供给的新气质量与每循环供给的新气质量mt之比，说明之比，说明了新气流失量的多少。了新气流失量的多少。44 两冲程小型汽油机常用于外置，高功率，低排量的摩托车、助力车、踏板车、卡丁车，以及一些园林用机器上，例如割草机、电锯等等。因为设计简单、