第3讲 提高四冲程发动机充气效率.ppt

第三节 提高四冲程发动机 充气效率的措施,,一、减小进气系统的阻力 二、合理选择配气定时 三、利用进气管的动态效应 四、采用可变技术 五、采用增压技术,一、减小进气系统的阻力,沿程阻力，局部阻力（节流阻力）,汽油机：空气滤清器  节气门  进气管  进气道  进气门,柴油机：空气滤清器  进气管  进气道  进气门,气门座处流动损失最大,气门座处流通截面最小，截面变化大,,1．减小进气门处的流动阻力,1）增大进气门直径,,进气门流通面积,活塞顶面积,=,一般:,0.20～0.25,,, , （影响大）, , , （影响小）,一般：,,,2）增加气门数目,四气门,流通面积,但结构复杂，造价较高 ,40%左右, , （可达30%）,,,Me,be,,DOHC4气门发动机的优缺点比较 优点： 进排气流通面积增大，流动阻力小，泵气损失小，有利于提高动力性 利于火花塞或喷油器布置在中央，有利于提高压缩比点燃式发动机 利于改善混合气形成质量 ----压燃式发动机 提高经济性和降低排放 可减轻气门系统的运动零部件质量 ----适应高速运转要求,,缺点： 气门机构的零部件数目增加，使制造维修成本增加 增加了发动机的高度，需要大的安装空间。

3）适当增大气门升程,4）合理设计气门结构,阀顶过渡圆角R,R , ,R ,,流动阻力 ,,R应适中5)采取较小的S/D值,,2．减少进气管道阻力,1)进气道:,转弯半径R,,表面光洁,,,流动阻力,,,设计时还要考虑组织进气涡流进气道的开发必须依靠大量试验， 在专门的气道实验台上进行2)进气管:,表面光洁度，,流通面积,,沿程阻力,,转弯半径R,截面突变,,,截面形状 圆形 矩形 D形 流动阻力 小 大 中 底部蒸发 小 中 大,柴油机不存在底部蒸发问题， 故多采用流动阻力小的圆形进气管经常清洗，更换滤芯3)空气滤清器,通道面积，,除尘效果,,流动阻力,,,,二、减少对新鲜工质的加热 柴油机进、排气管分置于气缸两侧 三、减少排气系统的阻力 减小排气背压，降低噪声 四、合理选择配气相位 进气门迟闭角、气门重叠角 有较大影响,,1．进气门迟闭角的选择:,进气门迟闭角的作用：,利用气流惯性,气流惯性和发动机转速成正比,转速越高，进气门迟闭角,越大,对某一发动机转速，,最大的充气效率所对应的进气迟闭角,只有一个。

所以，高速发动机转速大，要获得好的充气效率和动力性，进气迟闭角应大一些在保证排气损失最小的前提下，尽量晚开排气门，以加大膨胀比，提高热效率2．气门重叠角：,必要的燃烧室扫气、合适的排气温度气门重叠角大，缸内气体易倒流进气管,增压发动机气门叠开角应大一些3．排气门提前角的选择：,根据发动机的高速性能确定,4．配气相位的选择,1）充气效率高，以保证动力性能,2）必要的燃烧室扫气，以保证降低热负荷,3）合适的排气温度,4）良好的充气效率特性， 以适应转矩特性的要求,5）较小的换气损失，以保证经济性,,进气迟闭角,——排气提前角,,气门叠开角,五、利用进气管的动态效应,1. 动态效应： 由于间歇进气而引起的进气管内的气体压力波动对充气效率的影响 进气管的直径、长度等参数都会改变压力波，因而适当调整这些参数，可以有效地利用进气管压力波，以提高充气效率，提高发动机的动力性2. 压力波的基础知识：,压力波是可压缩弹性介质中“状态扰动”的传播 状态扰动指介质中压力、速度等状态参数的瞬间变化 压力波的传播速度=气体流速±该介质状态下的音速 密波（压缩波）指其所到之处使该处压力上升 疏波（膨胀波）指其所到之处使该处压力下降。

压力波在闭口端出现正反射，即波的性质和幅值完全不变；在开口端出现负反射，即波的性质相反，而幅值相同3.本循环压力波的动态效应（惯性效应）,压力波的产生： 进气开始，活塞下行，造成缸内真空，产生负压波 压力波的传播： 此负压波向外传播到进气管口反射回正压波 有利的惯性效应： 此正压波若传播到进气门口时，正好进气门关闭前夕，提高进气压力，起到增压效果 惯性效应的合理利用：,4.上循环压力波的动态效应（波动效应）,定义：上循环气门口的压力波动如果到本循环进气时仍未消失的话，将会对本循环进气产生直接的影响，称为上循环压力波的动态效应 有利的波动效应： 本循环进气时，正好上循环残余正压波到达，使进气终了压力提高，产生有利效果压力波的固有频率：,进气频率：,频率比：,,结论： 当q2=1、2、3…正整数时，负压波到达，产生不利影响 当q2=1.5、2.5…时，正压波到达，产生有利影响q2 一定，转速和管长度成反比,六、采用可变技术,从获得最大充气效率的角度出发，比较理想的配气系统应当要满足以下要求： 1)低速时，采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程，防止出现缸内新鲜无量向道气系统的倒流，以便增加转矩，提高燃油经济性。

2)高速时，应具有最大的气门升程和进气门迟闭角，以最大眼度地减小流动阻力．充分利用过后充气，提高充量系数，以满足动力性要求 3)配合以上变化，对进气门从开启到关闭的持续期也应进行调整，以实现最佳的进气定时总之，理想的气门定时应当是根据发动机的工作情况及时作出调整，应具有一定程度的灵活性显然，对于传统的凸轮挺杆气门机构，由于在工作中无法作出相应的调控．包就难达到上述要求，因而限制了发动机性能的进一步提高定义：随使用工况的变化而使发动机系统结构参数作相应变动的技术 意义：即能满足高速大负荷动力性，又能兼顾中低速、中小负荷的经济性，同时考虑低速扭矩特性可变进气管： 可变配气相位： 可变气门升程: 可变气门数： 可变配气相位及气门升程： 可变废气涡轮增压系统：,1.可变进气管,转速和管长度成反比,高转速、大功率配短粗进气管,低转速、大扭矩配长细进气管,,,,,,,2．可变进气谐振增压系统,3．三菱MIVEC,广本雅阁VTEC结构图,辅助进气摇臂,主进气摇臂,凸轮轴,中间进气摇臂,进气门,排气门,低转速时VTEC的工作原理,高转速时VTEC的工作原理,,,,,,,思考题,1怎样综合评定发动机配气定时的合理与否？ 2 做出进气迟闭角分别为40º和60º时的充气效率曲线，标明和解释各参数，并分析转速变化对进气迟闭角的影响。

3 如何选择高速发动机和低速发动机的进气管长度？ 4 如何选择进气压力波固有频率与发动机吸气频率之比，以利用进气动态效应提高发动机的充气效率？ 5 进气惯性效应和波动效应有何不同？,。