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1、拓宝,发动机的换气过程,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.1 二冲程内燃机的换气过程,二冲程内燃机同样具有进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程，这些过程只用两个活塞行程来完成，其中差别最大的是换气过程。在膨胀行程的末期，活塞下行首先打开排气口，开始排气，而后扫气口开启，具有一定压力的新鲜充量由扫气口流人气缸，并强迫废气由排气口流出，进行充量更换，然后，活塞到达下止点后又上行，在压缩行程的开始，依次将扫气口和排气口关闭，换气过程结束。新鲜充量由扫气泵提供，扫气泵的作用是对新鲜充量进行压缩，使其压力提高后，再进入气缸。 二冲程内燃机的换气过程分为
2、三个阶段，自由排气阶段、扫气阶段以及额外排气阶段。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分,1. 自由排气阶段 排气口开启到新鲜充量进入气缸，为自由排气阶段。排气口一般在下止点前 60 75(CA )开启，排气口刚开启时，气缸压力较高，约为300 600 kPa，压力比p/pr超过1.9，是超临界排气。在该阶段，排气流量与排气管内的气体状态无关，只取决于缸内气体的状态和排气口流通截面的大小。自由排气阶段是二冲程内燃机换气过程的最重要阶段，也包括超临界排气和亚临界排气，排出大约70% 80%的废气。,第二章 发
3、动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分,2.扫气阶段,扫气口开启到活塞下行经过下止点再上行将扫气口关闭，为扫气阶段。当扫气口开启时，气缸压力下降到稍低于扫气压力ps，新鲜充量进入气缸。在这阶段，利用新鲜充量强制将废气排出气缸外，即同时完成强制排气和气缸充气。 扫气阶段初期，扫气口开度小，排气口开度大，主要的流动阻力在扫气口。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分,2.扫气阶段,随着活塞下行及废气迅速外流，缸内气体压力骤降，可形成较高
4、的真空，此时扫气口开度也已加大，使新鲜充量急速流入气缸。随后，扫气口与排气口开度均较大，扫气气流经过扫气口进入气缸，将缸内废气从排气口压向排气管，实现扫气。 发动机的后燃、缸内换热以及排气管内压力波动等，都会给扫气和强制排气带来影响。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分,3.额外排气阶段,扫气口关闭到排气口关闭，为额外排气阶段。因为结构原因，二冲程发动机扫气口关闭时刻早于排气口。在这一阶段，由于活塞上行的排挤和排气气流的惯性作用，部分废气与新鲜充量的混合气继续排出，直到排气口关闭为止。对于扫气口关闭时刻晚
5、于排气口的发动机而言，由于可以获得新鲜充量的额外加入，故这一阶段被称为过后充气阶段。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分,3.额外排气阶段,该阶段所持续的时间较短。由于活塞已经开始上行，缸内气体受到压缩而压力提高，有利于额外排气而不利于过后充气，要达到过后充气的目的就必须提高扫气泵的扫气压力，相应地增加扫气泵消耗的机械功。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.2 二冲程内燃机换气过程的阶段划分,4 二冲程发动机换气过程的特点 (1)换气时间短，换气质量
6、差。在扫气期间，将有较多的新鲜充量经过排气口直接流入到排气管中，增加了新鲜充量的消耗量。 (2)进排气过程同时进行，新鲜充量与废气易于掺混，残余废气系数较大。 (3)扫气消耗功大，再加上扫气损失，其指示热效率明显低于四冲程内燃机，因此燃油消耗率较高。 (4)HC排放高，对于化油器式二冲程汽油机而言，由于在扫气期间有较多新鲜充量短路而直接流入排气管，导致其未燃HC排放较高。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.3 二冲程内燃机的扫气泵,二冲程发动机换气过程的特点是进、排气过程基本同时进行，并利用新鲜充量扫除废气，所以，新鲜充量会与废气混合，废
7、气排出不彻底，容易损失新鲜充量。如按曲轴转角计算，二冲程发动机换气过程很短，为130150曲轴转角，大约是四冲程发动机换气过程的1/3左右。因此，二冲程发动机换气过程的组织比较困难，其关键环节是扫气泵和扫气形式。 为了利用新鲜充量扫除废气，二冲程发动机必须设置扫气泵，使新鲜充量压力高于气缸内废气压力。 扫气泵的类型有以下几种：,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.3 二冲程内燃机的扫气泵,（1）曲轴箱作扫气泵 将曲轴箱封闭，利用活塞运动实现曲轴箱进气过程，并压缩曲轴箱内气体，提高其压力，起到扫气泵作用。 曲轴箱内最高压力与曲轴箱压缩比有关。
8、曲轴箱容积大，故压缩比低（ e k = 1.3 1.55 ），这种扫气泵的充气效率低，扫气压力pk低，约为108 k Pa 。,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.3 二冲程内燃机的扫气泵,（2）设置专门的扫气泵 这种结构二冲程发动机的扫气压力pk适中，pk = 109 150 k Pa ，因为不希望消耗较多的功率驱动扫气泵，所以不采取较高扫气压力。 （3）利用废气涡轮增压作扫气泵 这种结构二冲程发动机驱动扫气泵时不消耗额外功率，并和废气涡轮增压技术相结合，故扫气压力较高，pk = 140200 k Pa，根据需要，还可以提高扫气压力。,第
9、二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,废气和新鲜充量在气缸中的流动方式称为扫气形式，也对换气过程的效果起着重要作用。 扫气形式有以下几种基本类型：,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,扫气口和排气口沿着气缸圆周布置，各在相对的一侧，扫气口沿圆周和气缸中心线都有倾斜角，控制气流方向，以提高换气质量。,（1）横流扫气,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,排气、
10、扫气定时关于下止点对称，扫气口比排气口先关，有额外排气阶段。在气缸死角（图中A区域）容易积存废气，容易出现新鲜充量短路，即新鲜充量直接从扫气口流向排气口，如图中B路线。,（1）横流扫气,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,扫气口和排气口不在气缸的两侧，在气缸的同侧。扫气口沿圆周和气缸中心线也有倾斜角，但气流方向改变，废气死角和新鲜充量短路情况得到改善。,（2）回流扫气,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,这种扫气形式的排气定时、扫气
11、定时与横流扫气类似，也有额外排气阶段。,（2）回流扫气,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,特点是进气气流旋转并沿气缸轴线运动，形成所谓气垫，故扫气口沿切向排列布置在气缸圆周。气流形成气垫，减少与废气混合，并有利于推出废气。,（3）直流扫气,第二章 发动机的换气过程 二冲程内燃机的换气过程,2.9 二冲程内燃机的换气过程,2.9.4 二冲程内燃机的扫气形式,这种结构可以实现过后充气，没有额外排气，也没有短路，损失小，换气质量高，而且扫气口高度减小，提高有效行程。直流扫气方式的缺点是结构比较复杂。,（3）直流扫气,第二章 发动机的换气过程 重点内容,第二章重点内容,1换气过程的阶段划分与特点、配气相位及各个特征角度的定义。 2换气过程的评价参数 换气损失与充气效率，其定义、含义以及影响因素。换气损失的构成。 3改善换气过程的思路与途径：减小进、排气系统的流动损失；减少新鲜充量的加热；合理选择配气相位。,
