第三章发动机的换气过程;第三章发动机的换气过程;目录;一、换气过程;一、换气过程;一、换气过程;从排气门在下止点前开始开启，到气缸内压力接近于排气管压力这个时期，称为自由排气阶段。
如图3—1所示，气门开启时，气缸内压力较高(大于排气管压力2倍以上)，可利用废气自身的压力自行排出。此时，排气流处于超临界状态，流过排气门处的气体流速，等于在该处气体状态下的音速。其流量只决定于气门开启面积，并和气体状态有关，与排气门前后的压差无关。;随着活塞的推移，缸内压力不断下降，当缸内压力与排气管压力之比为1．9以下时，排气流进入亚临界状态，排气量由气缸压力和排气管内的压力差来决定，压力差越大，排出的废气量越大。当到某一时刻，气缸内压力与排气管内压力相等时，自由排气阶段结束，一般在下止点后10。～30。曲轴转角。此阶段虽然历程较短，但废气流速很高，排出的废气量可达60％以上。
;1、自由排气
定义：从排气门打开到气缸压力接近排气管压力所对应的阶段。
分段及详解
前期（超临界排气）：Pb/Pr1.9，废气以声速流经排气门口，与压差无干。C=（KRT）1/2，420-827°C时，500m/s-700m/s。
中期（亚临界排气）：1.9Pb/Pr1，流速低于音速且取决于压差。
结束阶段：Pb与Pr趋于一致，废气不能自由排出，需活塞上行推出废气。;1.自由排气
特点
排出废气量与工况（尤其是转速）无关仅取决于缸内状态及排气管阻力（结束标志为压力平衡）。
时间极短但有近60％的废气在此阶段排出。
2.强制排气
定义：克服排气系统阻力活塞强制推出废气。
;2．强制排气阶段;为了使新鲜空气充量更顺利地进入气缸，尽可能保证在活塞下行时有足够大的进气截面积，减小进气阻力，进气门一般在上止点前0～40°曲轴转角打开。为了利用高速气流的惯性，进气门通常在下止点后40～70°曲轴转角才关闭，以增加进气量。;3.进气过程
定义：活塞下行、缸内容积增加、缸内压力下降、环境压力－缸内压力进气系统阻力，吸入新鲜工质。
特点：
初期缸内容积增加、压差不足不进气，进气系统压力急剧下降。
压力下降到压差＝进气阻力后压力几乎不变。;排气门的迟后关闭和进气门的提前开启，使得在上止点附近一定的曲轴转角范围内，存在着进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。
气门叠开角一般为20～60度曲轴转角；
增加新鲜空气充量；
利用新气帮助清除废气，减少气缸中废气量；
叠开角过大可能发生废气倒流入进气管中。;二、换气损失;图3.3四行程内燃机换气损失
W—膨胀功损失Y—强制排气损失
X—进气损失Y+X–u—泵气损失;1．排气损失;1．排气损失;;定义：进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失。
与排气损失相比相对较小
排气损失与进气损失之和，称为换气损失。
;泵气损失;第二节充量（气）和充量（气）系数;每循环充量;每循环充量;每循环充量;单位时间充量;单位时间充量;充气效率;其中：;严格地说，充气效率应为
;（二）实际测量
;二、充气效率的分析式
充入气缸的新鲜充量=缸内气体的总质量－缸内残余废气质量
（一）进气门关闭时缸内气体的总质量
其中－余隙容积；
－进气门关闭时缸内工作容积；
－进气终了缸内气体密度。;（二）排气门关闭时缸内残余废气的质量
其中－排气门关闭时缸内容积；
－排气门关闭时缸内残余废气密度。
（三）充入气缸的新鲜充量
其中－进气状态下气体密度。;（四）充气效率的分析式
;考虑到进排气门迟闭角的影响，令
则充气效率表达为：
将代入，得：;残余废气系数γ：指进气过程结束时气缸内残余废气量与气缸中新鲜充量的比值。
;影响充气效率的各种因素;2.进气终了的温度;3、转速与配气相位的影响;（二）配气相位;
4、负荷
汽油机：负荷??节气门开度?（量调节）?;
柴油机：负荷??循环供油量?（质调节）（与;5.压缩比;残余废气系数;6.排气终了压力;进气（大气）状态
Ps??Pa?，且Ps/Pa基本不变，对充气效率影响不大。
实际上：Ts升高，Ps下降，均使ρs减少，即进气量。这与充气效率增大的结论并不矛盾，因为充气效率的定义是相对于进气状态而言的。
;影响充气效率的因素;第四节提高充量系数的措施;增大进气门开启的时面值;增大进气门开启的时面值;增大进气门开启的时面值;2.合理控制进气门处气流的平均速度;;3.增大进气门直径，选择合适的排气门直径;4.增加气门的数目;;5