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详解汽车四冲程发动机进、排气技术
来源:本站整理  作者:佚名  2017-11-30 08:46:23

    一、进、排气(换气)过程简述
    四冲程发动机的换气过程由废气的排出和新气的进入两个过程组成。换气过程的完善程度是决定发动机性能指标的一个重要因素。因此,世界各国近些年来在完善进排气过程上作了很多的研究,使发动机的性能有了很大的提高。
    发动机的排气过程分为三段,即自由排气段、强制排气段和惯性排气段。见图1所示。

    1.自由排气段
为了使活塞上行强制排气段消耗功减少,活塞在到达下止点之前40°~80°就开启,以保证活塞在上止点时排气门已有较大的开度,从而减少排气阻力。从排气门开启到上止点止这段曲轴转角称为排气提前角θea。

    在膨胀过程后期排气门提前开启时,气缸压力较高(一般0. 3~0. 4MPa)。排气管压力Pr(一般为0. 105~0. 115MPa)与气缸内压力P之比大于临界值时排气处于超临界状态,废气以声速经排气门排出。故声速仅与温度T有关,当排气温度为600℃ ~900℃时,声速达500 ~600m/s。在超临界排气期内,排气速度都是以声速排气,因此,废气流出量与排气管内压力无关,仅取决于气缸内气体状态和气门开启有效面积。
    随着活塞向下止点移动及废气从气缸内不断流出,气缸内压力不断下降,当活塞到达下止点或稍后一些(一般为下止点后10°~30°),气缸压力下降到排气管压力的1. 9倍以下时,排气超临界流动结束而变为亚临界流动。以后的流动主要靠活塞上行强制排出。通常把超临界排气段称作自由排气段。由于临界点在实际中很难确定,常把下止点作为临界点。因此从排气门开启到上止点止这段称作自由排气段。
    自由排气段所占的时间(或角度)虽短,但这段是以声速排出,因此废气排出量很大,可达总排出量的60%以上。由于气体超临界排出,膨胀不完全,总伴有特殊的刺耳震音,因此必须在排气管上装消声器。
    2.强制排气段
    当活塞由下止点开始向上止点运动时,废气由活塞强制推出。排气量除与排气门开启面积有关外,还与排气门前后的压差有关,即与排气系统的阻力有关。因此,在强制排气段气缸的压力略高于排气管内压力10kPa左右。从下止点到上止点这段排气称作强制排气。
    3.惯性排气段
    强制排气段接近终了时在上止点附近。废气尚有一定的流动能量,可利用气流的惯性进一步排除废气。

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