发动机进排气过程分析

改变999

        我们知道发动机在进气和排气过程中，有一段时间气门重叠，也就是存在进气提前和晚关以及排气提前和晚关，从进气门早开到晚关大约230-265度的曲轴转角是进气过程，缸内初期压力下降较大，因为活塞下行加速度大，新鲜空气进入的少，真空度加大，后期缸内压力上升，是因为高速的空气流入气缸内，所以缸内的进气压力呈中凹形。从排气门早开到晚关大约240-260度曲轴转角为排气过程，需要注意的是上述曲轴转角如果是采用增压技术则会更大，因为进气门外发动机的压力高于排气背压，气门重叠期会出现扫气。扫气既可以排除多余的废气，冷却气门，降低燃烧室热负荷，所以增压柴油机气门重叠比自然吸气大，可以加大到80-160度左右。

        在排气过程中需要经历两个阶段，自然排气和强制排气阶段，因为在排气初期缸内的压力远大于排气门的压力，排气前后压差约为0.2-0.5Mpa，而排气背压是0.1Mpa左右，有时更低，所以根据气体动力学孔口节流理论，当缸内压力/排气门压力>1.83时，排气喉口处出现超音速流动，排气噪声大，，在自由排气结束后，缸内压力大大下降，必须依靠活塞上升强制排气，气缸内压力比大气路口出压力仅相差0.01-0.02Mpa左右。下面着重讨论进排气相位角对发动机性能的影响

       进气门早开：若进气门在上止点开启，因开启初期气门上升缓慢，进气截面积小，进气量减少，缸内真空度加大，但进气早开角不宜过大，因为在进气门早开时排气门尚未关闭，缸内压力大于缸外进气压力，可能造成废气倒流入进气管的”回火“现象

       进气门晚关：主要是为了充分利用下止点时高速的进气气流的惯性，增大进气充量，进气门若能推迟到气缸压力接近进气门外背压时，可以获得最大进气惯性

       排气早开角：在膨胀做功末期，缸内压力较高，如果在下止点时才把排气门打开，由于排气初期气门上升缓慢，排气截面积小，再加上气体因惯性不会马上流出，并间接影响了进气充量，研究表明，排气损失约占整个的换气损失的70%-80%，所以合理选择排气早开角对减少泵气损失很有用！

      排气晚关：在活塞达到上止点时，废气还具有一定的向外运动的惯性，为了充分利用这一惯性，增大排气量，使排气门在到达上止点后晚关，当缸内压力接近排气门外背压时关闭，可获得最大排气效果


    在以上四个角度中，进气晚关和排气早开对发动机影响最大，前者影响充气量，后者影响换气损失！
   
   

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气门重叠也很重要啊