提高四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率

1、第三節(jié)第三節(jié) 提高四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)提高四沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 充氣效率的措施充氣效率的措施一、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力一、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力二、合理選擇配氣定時(shí)二、合理選擇配氣定時(shí)三、利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)三、利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)四、采用可變技術(shù)四、采用可變技術(shù)五、采用增壓技術(shù)五、采用增壓技術(shù)一、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力一、減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力沿程阻力，局部阻力（節(jié)流阻力）沿程阻力，局部阻力（節(jié)流阻力）汽油機(jī)：空氣濾清器汽油機(jī)：空氣濾清器 節(jié)氣門節(jié)氣門 進(jìn)氣管進(jìn)氣管 進(jìn)氣道進(jìn)氣道 進(jìn)氣門進(jìn)氣門 柴油機(jī)：空氣濾清器柴油機(jī)：空氣濾清器 進(jìn)氣管進(jìn)氣管 進(jìn)氣道進(jìn)氣道 進(jìn)氣門進(jìn)氣門 氣門座處流動(dòng)損失最大氣門座處流動(dòng)損失最大氣門座處流

2、通截面最小，截面變化大氣門座處流通截面最小，截面變化大1 1減小進(jìn)氣門處的流動(dòng)阻力減小進(jìn)氣門處的流動(dòng)阻力1）增大進(jìn)氣門直徑）增大進(jìn)氣門直徑進(jìn)氣門流通面積進(jìn)氣門流通面積活塞頂面積活塞頂面積=d進(jìn)pavd排prvd進(jìn)d排一般:0.200.25 （影響大） （影響?。┮话悖?）增加氣門數(shù)目）增加氣門數(shù)目f1f1v四氣門 流通面積流通面積但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。 40%左右。左右。 （可達(dá)30%） MebenDOHC4氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：n進(jìn)排氣流通面積增大，流動(dòng)阻力小，泵氣損失進(jìn)排氣流通面積增大，流動(dòng)阻力小，泵氣損失小，有利于提高動(dòng)力性。小，有

3、利于提高動(dòng)力性。n利于火花塞或噴油器布置在中央，有利于提高利于火花塞或噴油器布置在中央，有利于提高壓縮比。壓縮比。-點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)n利于改善混合氣形成質(zhì)量。利于改善混合氣形成質(zhì)量。 -壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)n提高經(jīng)濟(jì)性和降低排放。提高經(jīng)濟(jì)性和降低排放。n可減輕氣門系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)零部件質(zhì)量?？蓽p輕氣門系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)零部件質(zhì)量。 -適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n氣門機(jī)構(gòu)的零部件數(shù)目增加，使制造維氣門機(jī)構(gòu)的零部件數(shù)目增加，使制造維修成本增加修成本增加n增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，需要大的安裝空增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，需要大的安裝空間。間。3）適當(dāng)增大氣門升程）適當(dāng)增大氣門升程4）合理設(shè)計(jì)氣

4、門結(jié)構(gòu)）合理設(shè)計(jì)氣門結(jié)構(gòu)f1vv閥頂過渡圓角RR R 流動(dòng)阻力 R應(yīng)適中。5)采取較小的采取較小的S/D值值2減少進(jìn)氣管道阻力減少進(jìn)氣管道阻力1)進(jìn)氣道進(jìn)氣道:轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎半徑R ,表面光潔表面光潔 ,流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力 v設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮組織進(jìn)氣渦流。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮組織進(jìn)氣渦流。進(jìn)氣道的開發(fā)必須依靠大量試驗(yàn)，進(jìn)氣道的開發(fā)必須依靠大量試驗(yàn)，在專門的氣道實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。在專門的氣道實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。2)2)進(jìn)氣管進(jìn)氣管: :表面光潔度表面光潔度 ，流通面積流通面積 沿程阻力沿程阻力 v轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎半徑R 截面突變截面突變 v截面形狀截面形狀 圓形圓形 矩形矩形 D形形流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力 小小 大大 中中底部

5、蒸發(fā)底部蒸發(fā) 小小 中中 大大柴油機(jī)不存在底部蒸發(fā)問題，柴油機(jī)不存在底部蒸發(fā)問題，故多采用流動(dòng)阻力小的圓形進(jìn)氣管。故多采用流動(dòng)阻力小的圓形進(jìn)氣管。經(jīng)常清洗，更換濾芯。經(jīng)常清洗，更換濾芯。 3)空氣濾清器空氣濾清器通道面積通道面積 ， 除塵效果除塵效果 流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力 v二、減少對(duì)新鮮工質(zhì)的加熱二、減少對(duì)新鮮工質(zhì)的加熱 柴油機(jī)進(jìn)、排氣管分置于氣缸兩側(cè)柴油機(jī)進(jìn)、排氣管分置于氣缸兩側(cè)三、減少排氣系統(tǒng)的阻力三、減少排氣系統(tǒng)的阻力 減小排氣背壓，降低噪聲。減小排氣背壓，降低噪聲。四、合理選擇配氣相位四、合理選擇配氣相位 進(jìn)氣門遲閉角、氣門重疊角進(jìn)氣門遲閉角、氣門重疊角 有較大影響有較大影響1進(jìn)氣門遲閉

6、角的選擇進(jìn)氣門遲閉角的選擇:進(jìn)氣門遲閉角的作用：進(jìn)氣門遲閉角的作用： 利用氣流慣性利用氣流慣性氣流慣性和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比氣流慣性和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)氣門遲閉角轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)氣門遲閉角 越大越大對(duì)某一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)某一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 最大的充氣效率所對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣遲閉角最大的充氣效率所對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣遲閉角只有一個(gè)。只有一個(gè)。所以，高速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大，要獲得好的充氣效率和所以，高速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大，要獲得好的充氣效率和動(dòng)力性，進(jìn)氣遲閉角應(yīng)大動(dòng)力性，進(jìn)氣遲閉角應(yīng)大一些。一些。 在保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門，在保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門，以加大膨脹比，提高熱效率。以加大膨脹比，提高

7、熱效率。2氣門重疊角：氣門重疊角：必要的燃燒室掃氣、合適的排氣溫度。必要的燃燒室掃氣、合適的排氣溫度。氣門重疊角大，氣門重疊角大，缸內(nèi)氣體易倒流進(jìn)氣管缸內(nèi)氣體易倒流進(jìn)氣管 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門疊開角應(yīng)大一些。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門疊開角應(yīng)大一些。 3排氣門提前角的選擇：排氣門提前角的選擇：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能確定根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能確定4配氣相位的選擇配氣相位的選擇1）充氣效率高，以保證動(dòng)力性能）充氣效率高，以保證動(dòng)力性能2）必要的燃燒室掃氣，以保證降低熱負(fù)荷）必要的燃燒室掃氣，以保證降低熱負(fù)荷3）合適的排氣溫度）合適的排氣溫度4）良好的充氣效率特性，）良好的充氣效率特性， 以適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性的要求以適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特

8、性的要求5）較小的換氣損失，以保證經(jīng)濟(jì)性）較小的換氣損失，以保證經(jīng)濟(jì)性進(jìn)氣遲閉角進(jìn)氣遲閉角排氣提前角排氣提前角氣門疊開角氣門疊開角五、利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)五、利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng) 1. 動(dòng)態(tài)效應(yīng)：動(dòng)態(tài)效應(yīng)： 由于間歇進(jìn)氣而引起的進(jìn)氣管內(nèi)的氣體壓力波動(dòng)由于間歇進(jìn)氣而引起的進(jìn)氣管內(nèi)的氣體壓力波動(dòng)對(duì)充氣效率的影響。對(duì)充氣效率的影響。 進(jìn)氣管的直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)都會(huì)改變壓力波，因進(jìn)氣管的直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)都會(huì)改變壓力波，因而適當(dāng)調(diào)整這些參數(shù)，可以有效地利用進(jìn)氣管壓力波，而適當(dāng)調(diào)整這些參數(shù)，可以有效地利用進(jìn)氣管壓力波，以提高充氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。以提高充氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。2. 2. 壓力波

9、的基礎(chǔ)知識(shí)：壓力波的基礎(chǔ)知識(shí)： 壓力波是可壓縮彈性介質(zhì)中壓力波是可壓縮彈性介質(zhì)中“狀態(tài)擾動(dòng)狀態(tài)擾動(dòng)”的傳播。的傳播。 狀態(tài)擾動(dòng)指介質(zhì)中壓力、速度等狀態(tài)參數(shù)的瞬間變化。狀態(tài)擾動(dòng)指介質(zhì)中壓力、速度等狀態(tài)參數(shù)的瞬間變化。 壓力波的傳播速度壓力波的傳播速度= =氣體流速氣體流速該介質(zhì)狀態(tài)下的音速該介質(zhì)狀態(tài)下的音速 密波（壓縮波）指其所到之處使該處壓力上升。密波（壓縮波）指其所到之處使該處壓力上升。 疏波（膨脹波）指其所到之處使該處壓力下降。疏波（膨脹波）指其所到之處使該處壓力下降。 壓力波在閉口端出現(xiàn)正反射，即波的性質(zhì)和幅值完全不變；壓力波在閉口端出現(xiàn)正反射，即波的性質(zhì)和幅值完全不變；在開口端出現(xiàn)負(fù)反

10、射，即波的性質(zhì)相反，而幅值相同。在開口端出現(xiàn)負(fù)反射，即波的性質(zhì)相反，而幅值相同。3.3.本循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)（慣性效應(yīng)）本循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)（慣性效應(yīng)）n壓力波的產(chǎn)生：壓力波的產(chǎn)生： 進(jìn)氣開始，活塞下行，造成缸內(nèi)真空，產(chǎn)生負(fù)壓波。進(jìn)氣開始，活塞下行，造成缸內(nèi)真空，產(chǎn)生負(fù)壓波。壓力波的傳播：壓力波的傳播： 此負(fù)壓波向外傳播到進(jìn)氣管口反射回正壓波。此負(fù)壓波向外傳播到進(jìn)氣管口反射回正壓波。 有利的慣性效應(yīng)：有利的慣性效應(yīng)： 此正壓波若傳播到進(jìn)氣門口時(shí)，正好進(jìn)氣門關(guān)閉此正壓波若傳播到進(jìn)氣門口時(shí)，正好進(jìn)氣門關(guān)閉前夕，提高進(jìn)氣壓力，起到增壓效果。前夕，提高進(jìn)氣壓力，起到增壓效果。 慣性效應(yīng)的合理利用：

11、慣性效應(yīng)的合理利用： )(2ntaLt=4.4.上循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)（波動(dòng)效應(yīng)）上循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)（波動(dòng)效應(yīng)）n定義：上循環(huán)氣門口的壓力波動(dòng)如果到本循環(huán)進(jìn)氣時(shí)定義：上循環(huán)氣門口的壓力波動(dòng)如果到本循環(huán)進(jìn)氣時(shí)仍未消失的話，將會(huì)對(duì)本循環(huán)進(jìn)氣產(chǎn)生直接的影響，仍未消失的話，將會(huì)對(duì)本循環(huán)進(jìn)氣產(chǎn)生直接的影響，稱為上循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。稱為上循環(huán)壓力波的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。n有利的波動(dòng)效應(yīng)：有利的波動(dòng)效應(yīng)： 本循環(huán)進(jìn)氣時(shí)，正好上循環(huán)殘余正壓波到達(dá)，使本循環(huán)進(jìn)氣時(shí)，正好上循環(huán)殘余正壓波到達(dá)，使進(jìn)氣終了壓力提高，產(chǎn)生有利效果。進(jìn)氣終了壓力提高，產(chǎn)生有利效果。n壓力波的固有頻率：壓力波的固有頻率：Laf41= 進(jìn)氣頻

12、率：進(jìn)氣頻率：1202nf = 頻率比：頻率比：nLaffq30212=n結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)當(dāng)q q2 2=1=1、2 2、33正整數(shù)時(shí)，負(fù)壓波到達(dá)，產(chǎn)生不利影響。正整數(shù)時(shí)，負(fù)壓波到達(dá)，產(chǎn)生不利影響。 當(dāng)當(dāng)q q2 2=1.5=1.5、2.52.5時(shí)，正壓波到達(dá)，產(chǎn)生有利影響。時(shí)，正壓波到達(dá)，產(chǎn)生有利影響。 q2 一定，轉(zhuǎn)速和管長(zhǎng)度成反比一定，轉(zhuǎn)速和管長(zhǎng)度成反比nLaffq30212=六、采用可變技術(shù)六、采用可變技術(shù) 從獲得最大充氣效率的角度出發(fā)，比較理從獲得最大充氣效率的角度出發(fā)，比較理想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要滿足以下要求：想的配氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)要滿足以下要求：1)低速時(shí)，采用較小的氣門疊開角以及較小的低

13、速時(shí)，采用較小的氣門疊開角以及較小的氣門升程，防止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮氣門升程，防止出現(xiàn)缸內(nèi)新鮮無無量向量向道氣道氣系系統(tǒng)的倒流，以便增加轉(zhuǎn)矩，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。統(tǒng)的倒流，以便增加轉(zhuǎn)矩，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。2)高速時(shí)，應(yīng)具有最大的氣門升程和進(jìn)氣門遲閉高速時(shí)，應(yīng)具有最大的氣門升程和進(jìn)氣門遲閉角，以最大眼度地減小流動(dòng)阻力充分利用過角，以最大眼度地減小流動(dòng)阻力充分利用過后充氣，提高充量系數(shù)，以滿足動(dòng)力性要求。后充氣，提高充量系數(shù)，以滿足動(dòng)力性要求。3)配合以上變化，對(duì)進(jìn)氣門從開啟到關(guān)閉的持續(xù)配合以上變化，對(duì)進(jìn)氣門從開啟到關(guān)閉的持續(xù)期也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣定時(shí)。期也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣定時(shí)?？傊?，理

14、想的氣門定時(shí)應(yīng)當(dāng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)總之，理想的氣門定時(shí)應(yīng)當(dāng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況及時(shí)作出調(diào)整，應(yīng)具有一定程度的的工作情況及時(shí)作出調(diào)整，應(yīng)具有一定程度的靈活性。顯然，對(duì)于傳統(tǒng)的凸輪挺桿氣門機(jī)構(gòu)，靈活性。顯然，對(duì)于傳統(tǒng)的凸輪挺桿氣門機(jī)構(gòu)，由于在工作中無法作出相應(yīng)的調(diào)控包就難達(dá)由于在工作中無法作出相應(yīng)的調(diào)控包就難達(dá)到上述要求，因而限制了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步到上述要求，因而限制了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步提高。提高。n定義：隨使用工況的變化而使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義：隨使用工況的變化而使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)作相應(yīng)變動(dòng)的技術(shù)。參數(shù)作相應(yīng)變動(dòng)的技術(shù)。n意義：即能滿足高速大負(fù)荷動(dòng)力性，又能兼顧意義：即能滿足高速大負(fù)荷動(dòng)力性，又能

15、兼顧中低速、中小負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)考慮低速扭中低速、中小負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)考慮低速扭矩特性。矩特性。n可變進(jìn)氣管：可變進(jìn)氣管：n可變配氣相位：可變配氣相位：n可變氣門升程可變氣門升程:n可變氣門數(shù)：可變氣門數(shù)：n可變配氣相位及氣門升程：可變配氣相位及氣門升程：n可變廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：可變廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：1.可變進(jìn)氣管可變進(jìn)氣管轉(zhuǎn)速和管長(zhǎng)度成反比轉(zhuǎn)速和管長(zhǎng)度成反比高轉(zhuǎn)速、大功率配短粗進(jìn)氣管高轉(zhuǎn)速、大功率配短粗進(jìn)氣管低轉(zhuǎn)速、大扭矩配長(zhǎng)細(xì)進(jìn)氣管低轉(zhuǎn)速、大扭矩配長(zhǎng)細(xì)進(jìn)氣管2可變進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng)可變進(jìn)氣諧振增壓系統(tǒng)3三菱三菱MIVEC廣本雅閣廣本雅閣VTEC結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖輔助進(jìn)輔助進(jìn)氣搖臂氣搖臂主進(jìn)氣主進(jìn)氣搖臂搖臂凸輪軸凸輪軸中間進(jìn)中間進(jìn)氣搖臂氣搖臂進(jìn)氣門進(jìn)氣門排氣門排氣門低轉(zhuǎn)速時(shí)低轉(zhuǎn)速時(shí)VTEC的工作原理的工作原理高轉(zhuǎn)速時(shí)高轉(zhuǎn)速時(shí)VTEC的工作原理的工作原理思考題思考題 1 1怎樣綜合評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)配氣定時(shí)的合理與否？怎樣綜合評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)配氣定時(shí)的合理與否？ 2 2 做出進(jìn)氣遲閉角分別為做出進(jìn)氣遲閉角分別為4040 和和6060 時(shí)的充氣