第三章 发动机的换气过程
（以2课时为单元）课序：07授课日期：09.20授课班次： 授课教师 批准人：课题：第三章 发动机的换气过程 第1节 四冲程发动机的换气过程第2节 四冲程发动机的充量系数目的要求：重点：难点：教学方法手段： 课件教学步骤：复习提问：作业题目：预习内容： 无课时分配：第三章发动机的换气过程新课导入内燃机的换气过程是内燃机排出本循环的已燃气体和为下一循环吸入新鲜充量（空气或可燃混合气）的进排气过程，它是工作循环得以周而复始不断进行的保证。
内燃机的性能很大程度上依赖其换气过程。
为提高动力性和经济性指标，需要研究减少进排气流动阻力损失和提高充量系数的措施及方法，以及如何为燃烧提供一个合适的缸内气体流场，并保证多缸机的各缸均匀性。
在内燃机执行换气过程中，有时为了控制内燃机的NO x有害排放，还需要进行排气再循环（可分为外部EGR和内部EGR）。
内燃机采用增压技术可以提高进气密度，从而提高发动机的功率，并改善经济性和排放。
§2.1 四冲程发动机的换气过程一、换气过程四冲程发动机的换气过程是指从排气门开启到进气门关闭的整个过程。
约410°CA ~480°CA.1、排气过程按燃气对活塞的作用，排气过程可分为自由排气和强制排气两个阶段；按排气流动的性质，排气过程又可分为超临界排气和亚临界排气两个阶段。
（1）自由排气阶段从排气门打开到活塞运行到排气下止点这段曲轴转角内的排气过程称为自由排气阶段。
1）自由排气阶段的特点①缸内气体一边对活塞做功，一边自动排出缸外；②缸内压力与排气管压力之比大于临界压力，气体流动处于超临界状态；排起的流量进取决于缸内气体状态和排气门流通面积，而与排气管压力无关。
③时间虽短，但排出的气量较大。
２）排气提前角从排气门开始打开到活塞运行到排气下止点时曲轴所转过的角度，称为排气提前角。
排气提前角的范围为30°CA～80°CA。
排气提前角过小，膨胀功损失小，但推出功增大；排气提前角过大，推出功减小，但膨胀功损失大；因此存在一个合适的排气提前角使得膨胀损失与推出损失之和最小。
超临界排气阶段中排出的废气量与内燃机的转速无关，因而发动机转速升高时，同样的超临界排气时间对应的曲轴转角将大大增加，为了使气缸压力及时下降，必须适当加大排气提前角，否则将使超临界排气阶段（以曲轴转角计）延长，势必增加活塞强制排气功的消耗。
（２）强制排气阶段活塞从下止点到上止点的排气过程又称为强制排气过程。
1）强制排气阶段的特点①活塞上行，缸内平均压力比排气管压力略高，需要消耗发动机的有效功。
②气流速度越高，压力差值越大，好功越多。
2）排气迟闭角从排气上止点到排气门关闭终了时刻这段曲轴转角称为排气迟闭角。
排气门迟闭角的范围一般为上止点后10~70o CA。
排气门迟闭的原因：①避免因排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力的增加，使活塞强制排气所消耗的推出功与缸内的残余废气量增加；②可以利用排气管内气体流动的惯性从气缸内抽吸一部分废气，实现过后排气。
2、进气过程从进气门开启到关闭内燃机吸入新鲜充量的整个过程称为进气过程。
1）进气过程的特点①活塞下行，缸内平均压力比进气管压力略低，也需要消耗发动机的有效功。
②进气门早开角和迟闭角对进气量影响较大。
2）进气提前角从进气门开始打开到排气上止点这段曲轴转角称为进气提前角。
进气门提前打开的原因为了保证活塞下行时，进气门有足够大的流通面积，尽孝进气阻力，使新鲜充量顺利进入气缸。
发动机转速升高，进气提前角应加大。
仅气提前角一般为上止点前0 o CA ~40 o CA。
3）进气迟闭角从进气下止点到进气门关闭终了这段曲轴转角称为进气迟闭角。
进气门推迟关闭的原因是为了利用在进气过程中形成的气流惯性，实现向气缸的过后充气，增加缸内充量。
这样，有可能使得进气过程终了时，缸内压力等于或略高于进气管压力。
发动机高速运转时进气流速高，惯性大，进气门迟闭角应相应增大一些。
进气门迟闭角一般为20~60o CA。
尽管利用过后充气可以有效地增加进入气缸的空气量，但过大的进气门迟闭角，会使得在低速时发生缸内气流倒流进入进气管的现象，也会影响有效压缩比，从而影响压缩终了温度，使发动机的冷起动困难。
因此，合理的配气定时是十分重要的。
3、气门叠开和燃烧时扫气（1）气门叠开由于排气门迟闭和进气门早开而存在的进、排气门同时开启的现象称为气门叠开。
气门叠开所对应的曲轴转角称为气门叠开角。
气门叠开角等于排气迟闭角与进气提前角之和。
（2）气门叠开的影响在气门叠开期间，进气管、气缸、排气管三者直接相通，此时的气体流动方向就取决于三者间的压力差。
内燃机的型式不同，对气门叠开角大小的要求也有所差异。
1）自然吸气发动机若气门叠开角过大，会出现部分气体倒流的现象。
点燃式内燃机，在小负荷易引起进气管回火。
柴油机中，进气管内压力始终接近大气压力，因此可以采用较大的气门叠开角，以提高柴油机在常用转速范围内充量系数。
转速高的发动机宜采用较大的气门叠开角和气门开启持续期，以提高发动机的充量系数。
自然吸气式发动机气门叠开角一般在２0 o CA～６０o CA之间。
2）增压发动机进气压力高，新鲜充量在正向压差的作用下流入气缸进行扫气，一部分还将流出气缸，排入排气管。
增大气门叠开角，有利于扫除缸内的残余废气，增加进入气缸的新鲜充量，可以用新鲜充量降低燃烧室内气缸盖、排气门、活塞顶、缸套的温度以及排气的温度，从而减小了发动机及增压器那些受热严重且冷却困难的关键零部件的热负荷，对提高发动机可靠性有显著的效果。
过大的叠开角易造成气门与活塞运动的干涉，需在活塞上加工避气门坑，从而影响到燃烧室内气体运动的组织以及发动机的压缩比。
此外，过多的扫气还会加重增压器的负担。
增压柴油机气门叠开角一般在80 o CA～140 o CA之间。
二、换气损失进气损失和排气损失之和为排气损失。
1、排气损失从排气门打开到进气行程开始循环功的损失称为排气损失。
包括膨胀损失和推出损失减小排气损失的主要方法：1）减小排气系统阻力增加气门数目、优化排气道形状减小排气门处的流动损失；2）合理选择排气提前角最佳的排气提前角应使得膨胀损失与推出损失之和（W+Y）最小。
２、进气损失发动机在进气过程中所造成的循环功的减少称为进气损失。
进气损失明显的小于排气损失。
但进气损失不仅体现在进气过程所消耗的功上，更重要的是它影响发动机的充量系数，对发动机的性能有显著的影响。
减小进气损失的主要方法：1）合理调整配气正时；2）加大进气门的流通截面；3）正确设计进气管及进气的流动路径；4）适当降低活塞平均速度等。
3、泵气损失克服仅排气系统阻力而消耗的循环功称为泵气损失。
实际示功图中面积（X+Y-u ）所表示的损失。
§2.2 四冲程发动机的充量系数一、概念每循环实际吸入气缸的新鲜充量与以进气管内状态充满气缸工作容积的理论充量之比。
充量系数反映了进气过程的完善程度，是衡量发动机性能的重要指标。
二、充量系数的分析式假定进气门关闭时的气缸容积为：V s '+V c ，缸内工质状态为p a 、T a 、ρa ，则缸内气体总质量为：假定排气门关闭时的气缸容积为：V r ，缸内工质状态为p r 、T r 、ρr ，则缸内残余废气质量为：每循环进入气缸的新鲜充量为：考虑进、排气门迟闭，令则有： s 1s 1s V V V V m m ===s s 1c ρρφas c a )'V V (m ρ+=rr r V m ρ=rr a s c r a 1V )'V V (m m m ρρ-+=-=s c s c V V 'V V ++=ξcr V V =ϕ)(1)(1V V )'V V (m m r a c sc s s r r a s c s 1c ϕρρξερερρρφ--=-+==引入残余废气系数：代入消去φ后得：假定缸内工质与新鲜充量的气体常数相等，并应用气体状态方程，可得： 三、影响充量系数的因素1、进气终了压力p a p a ↑→фc ↑2、进气终了温度T a T a ↑→фc ↓3、压缩比εc εc ↑→фc ↑4、残余废气系数фr фr ↑→фc ↓5、配气定时 ξ∙p a ↑→фc ↑6、大气（大气）状态 p s ↓和T s ↑→虽然фc ↑；但使得实际进入气缸的充量密度下降，实际进气量减少。
小结1、四冲程发动机的换气过程 自由排气、强制排气、进气、气门叠开2、充量系数、影响充量系数的因素作业Pg35：1、2、3 )Vc Va V V )'V V (V m m r a c r r a r c r r a s c r r 1r r ρρεϕξρρϕρξρϕρρρφ-=-=-+==rr ac r )1(ρφρεξφϕ+=)1(11])1(1[1])1([1)(1])1([1)(1r s a c c r r s a c c r a c r a c s c r a c r a c s c c φρρεεξφφρρεεξφρεξφρξερεφρεξφρξερεφ+-=+--=+--=+--=)1(1T p p T 1r a a s s c cc φεεξφ+-=。
第三章--发动机的换气过程
胡水福
33
重要
提高充量系数措施 结构一定, 即εc一定
胡水福
降低进气系统的阻力损失，提 高气缸内进气终了时的压力pa
降低排气系统的阻力损失，以 减小缸内的残余废气系数φr
减少高温零件在进气系统中对 新鲜充量的加热，以降低进气 终了时的充量温度Ta
第三章 发动机的换气过程
主讲：
胡水福
1
胡水福
上止点 下止点
2
燃料在气缸内完全燃烧需要一定量的空气，完全燃烧 时汽油与空气的体积比约为1：10000，而柴油与空气的 体积比还要更大一些。由此可见，可燃混合气中燃料所占 容积比例很小，所以充入气缸的混合气燃烧放热量的大小， 主要取决于充入缸内的空气量多少。每循环进入气缸的空 气量多，既可多供给一些燃料，又可以提高燃料的完全燃 烧程度。提高发动机的扭矩和功率。此外，换气过程有功 率损失使热效率降低。换气过程的好坏对发动机零件的热 复合、排气冒烟、大气污染等也有一定影响。
活塞上行强制推出废气。
惯性排气 10°-35°
胡水福
9
二、进气过程： 从进气门开启到关闭的全过程
准备进气：进气提前角，一般为0º~40º(CA)。 正常进气 ：活塞下行残余废气膨胀，新鲜气体充入气缸。 惯性进气：进气迟闭角一般为40º~70º(CA)。
胡水福
10
4、准备进气阶段
为了增加进气量 ，进气门必须在上止点前，排气尚未结
束时就开始开启，以保证活塞下行进气开始时，就有较大的进
气通道截面，为进气作好准备，从进气 门开始开启到活塞行
至上止点这个时期称为准备进气阶段。该阶段曲轴转过的角度
发动机原理 3章 发动机的换气过程
v
1
s ps
pa a
1 1
Ta =T0+ a Ta >T0 的原因是： ①高温零件加热； ②残余废气加热； ③进气预热。
a a v \在条件允许的情况下，应力求降低 Ta 值。例如，将
高温排气管与进气管分置于气缸两侧，控制进气预热，适当加大气门叠开角等， 均有利于降低 Ta
影响因素： 负荷 a
Ts/Ta↑， a v
充气效率有所增加。
一般情况下，充气效率与（Ts/Ta）m 成正比，m≈0.250.3.
转速增加，作用时间短Ts/Ta增加；负荷增加缸壁温度增加， Ts/Ta减小。
环境压力
Ps对充气效率没有影响。
Pa Ps
1 C1
Ps RTs Ps
1 C2
C3
Pa=ps-1/2λ*v2*ρs，两端同除以Ps， 可见，Pa/Ps在温度相同的情况下为常数，充气效率不变。
• 作用：利用高速气流的惯性和压力 差在下止点后继续充气，增加进气 量。
• 5、气门叠开δ + α ：由于排气门 的迟闭和进气门早开，存在进、排 气门同时打开的状态，称为气门叠 开（气门重叠）。
• 作用：扫气，清除残余废气，减小 残余废气系数；
• 降低高温零件的温度（降低Ta提高 ηv）
• 但要保证不应产生废气倒流现象。 • δ + α范围：增压发动机可达 80
发动机原理
第三章 发动机的换气过程
本章目的： 了解换气过程的情况， 分析影响充气量的因素， 寻找提高充气量的途径。
20:22:44
1
§3.1四行程发动机的换气过程
作用：尽可能排除缸内废气并充入尽可能多的新鲜工质。
每循环进入气缸的新鲜工质量 （m1） Q1 e L
3单元 发动机的换气过程
1、排气提前角 30o～80o：
从排气门打开到下止点这段曲轴转角。
作用：
①在活塞上行时排气门有足 够大的开启面积，减小排气 阻力；
②减小活塞上行时的阻力（ 强制排气损失－负功）；合 理匹配可以减小泵气损失。
③高温废气迅速排出可减小 发动机热负荷；
5、 气门重叠
气门重叠（气门叠开）
指换气过程中进、排气 门同时开启的现象。
气门重叠角 进、排气门同时开启时 对应的曲轴转角。一般为 20º~ 80º曲轴转角，对增 压柴油发动机，因其进气压 力高，可达80º~ 160º。
气门重叠的作用
在气门重叠时期，进气管、气缸、排气 管互相连通，可以利用气流的压差、惯性或 进、排气管压力波的帮助，达到：
2、排气迟闭角 10o～35o：
从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角。
作用：
1）增大排气门开启面积； 2）利用压力差和废气流惯
性尽可能排净出废气。
3、进气提前角 0 o～40 o： 从进气门打开到上止点这段曲轴转角。
作用： 1）在活塞下行时进 气门有足够大的开启 面积，新鲜工质可以 顺利流入气缸；
pa Ta
1
1
由充气效率v的表达式可知，单独 看压缩比 提高，则充气效率v 有所下 降；但压缩比 提高，残余废气系数
减小。
压缩比 对充气效率v 影响不大， 提高压缩比 ，充气效率v 略微提高。
6、环境温度Ts和环境压力Ps
环境温度Ts
随环境温度的增加，环境温度与缸壁等热部件的温 差减小，Ts/Ta↑，充气效率有所增加。
进气
从排气门开启进气门关闭的整个时期，约占 410º～480º 曲轴转角。
发动机原理 第三章 发动机的换气过程
式中 m1、V1--实际进入气缸的新鲜工质的质量、体 积（进气状态） –ms、Vs--进气状态下充满工作容积的新鲜工质的质 量、气缸工作容积 –汽油机： η v=0.75-0.9 –柴油机： η v=0.7-0.85
• 二、影响因素（首先推导公式）
–排气门关闭时缸内残余废气量：mr=Vrρ r –进气门关闭时缸内总量：ma=(VC+VS’)ρ a –因为m1=η v ms = η v Vsρ s –同时m1= ma- mr= (VC+VS’)ρ a- Vrρ r –所以η v = （(VC+VS’)ρ a- Vrρ r ）/ Vsρ s –考虑进气门迟闭角的影响： VC VS ' V r VC VC VS –考虑排气门迟闭角的影响： –压缩比：ε =Va／Vc=(Vs+Vc)／Vc=1+Vs/Vc m V V –残余废气系数： V (V V ' ) V V V
Ts pa 1 v 1 ps Ta 1
– l. 进气终了的压力pa
• 影响最大，pa愈高，η v值愈大 • pa=ps-△pa • △pa为气体流动时，克服进气系统阻力而引起的 压降 v 2
pa
2
• △pa主要取决于各段管道的阻力系数λ 和气体流 速v。若λ 大、v高时，△pa增加，使pa下降 ， η v下降
• 在超临界排气时期，废气流量与排气管内压力无 关，只决定于气缸内气体的状态和气门有效开启 面积 • 随废气的大量流出，缸内压力迅速下降，排气流 动转入亚临界状态，此时废气流量决定于气缸内 和排气管内的压力差。到某一时刻，气缸内和排 气管内的压力接近，则自由排气阶段结束 • 自由排气约在下止点后10°～30°曲轴转角结 束，由于此阶段废气流速很高，故排出废气量达 60%以上 • 当排气门开启，废气涌向排气管时，排气管压力 急剧上升，产生正压力波并在管内往复传播和反 射
发动机原理第三章 内燃机的换气过程
➢惯性进气
进气迟闭角：从进气下止点
河
到进气门关闭为止的曲轴转
南 理
角。
工
大
学
四冲程内燃机的换气过程
河 南 理 工 大 学
上止点
下止点
河 南 理 工 大 学
四冲程内燃机的换气过程
气门叠开现象和气门定时
气门叠开 配气相位 气门定时 扫气现象
进、排气提前角和迟闭角：
排气提前角：30~80°CA
南
理
工
TS ,Ta ,c , ρs
大
学
§3-3 提高充气效率的措施
➢ 减小进气系统阻力 ➢ 合理选择配气定时 ➢ 有效利用进气管的动态效应 ➢ 有效利用排气管的波动效应
河 南 理 工 大 学
一、减少进气系统阻力
一）进气门：阻力最大
气门的流通能力——时面值或角面值
Af
dt
1 6n
Af
d
=6nt
pa ps pa
流动阻力和转速关系
pa
v 2
2
和v
进气阻力的主要措施: 进气管长度、转弯半径、
管道内表面粗糙度；气流速度；增压中冷
和 r ： ，Vc ， r ，c
r c 燃烧恶化
河 南
汽油机： =6~12 r =0.05~0.16
理 工
非增压柴油机： =14~18 r =0.03~0.06
用电磁阀将高压共轨内油量进行合理分配控制油 压柱塞位置控制气门升程。
为精确控制气门升程 设置气门位移传感器
油压式可变配气机构的特点：
➢控制自由度高，提高进排气效 率气门的丰满系数接近1；
➢主要缺点：存在气门落座速度
河 南
第三章_二冲程发动机的换气过程
3．转阀进气方式对β的影响
同进气相位角，不同转速下，转阀进气的给气比β的变化曲线。 图3—1 6是在日本山叶G—1型摩托车发动机上，利用拖动法测得的不
4．簧片阀进气方式
图3-17是簧片阀进气的发动机剖面图及簧片阀另件图。这 种进气方式由于开启角大，关闭角小，可防止低速进气反喷， 低速给气比较活塞阀进气方式高。高速区，由于簧片阀的流 通阻力损失大，其β比前两种进气方式低，另外。曲轴箱上的 簧片阀，能够吸 收曲轴箱内压力 的微弱波动，所 以给气比随转速 变化比较平缓。 在低速也几乎看 不到小的波峰的 存在。
2．亚临界排气[对应图3-18中时面图AHKSA] 从扫气开始(S0)点到气缸压力p=pk止这一段为自由排气的 亚临界排气段。其特点是排气速度取决于压差△p=p-pr。由 于这时压差小，流速低，排出废气的量不多。 二、强制排气段[对应时面图HDKH3 ] 从气缸压力p=pk后新气进入气缸驱赶废气开始到排气口关 闭止这段排气称作强制排气段。它包括驱赶排气(扫气)和过后 排气两部分。前者是指在新气的驱赶下排气，后者指在活塞 向上排挤下排气。 1。驱赶排气(扫气过程) [对应时面图 HMGKH] 从图3-18中气缸压力p=pk以后，气缸压力迅下降，这时因 曲轴箱压力pk高于气缸压力p，促使新气通过扫气口按照一定 的路线驱赶废气，清扫废气的质量与扫气的型式、扫气口扫 气道的形状尺寸以及扫气压力及其变化等有关(详见后一节)。 (忽略气缸向曲轴箱倒流)。 2．过后排气[对应时面图MDGM] 从扫气口关(SC点)到排气口关(EC点)称作过后排气。，它 是靠活塞上行强制把充量排出。这时由于气缸进气已结束， 气缸中大量的新气也随废气一起被排出，使燃料流失，油耗 率增加，同时使HC排放增加，使二冲程发动机的排放指标 HC远远高于四冲程发动机。因此，这一段愈少愈好。
课题三发动机的换气过程
一、充气效率概念
发动机的排气过程和进气过程统称为换气过程。其任 务是尽可能将缸内废气排除干净，并吸入多的新鲜气。 充气量越大，发动机可能发出的功率越大。
每循环实际进入气缸内的新鲜充气量与在进气状态下 充满气缸工作容积的新鲜充气量的比值，称为充气效率 （ ηv） 实际充气量
ηv
=
在进气系统进口状况下可能充满气缸的气量
由于进、排气阻力， ηv = 0.8— 0.9
二、提高发动机充气效率的措施
1、减小进气系统的流动损失 （1）增大进气门直径
（2）增加进气门数目 采用2进2排的4气门结 构，每缸四气门的发 动机与每缸两气门的 发动机相比，在气缸 直径相同时，进气门 面积可增大30%。
5、合理选择配气正时 （1）增加进气迟闭角 （2）适当增加气门重叠角
6、利用进排气管内的动态效应
7、采用发动机增压技术 所谓增压，是在增压器中压缩进入发动机进气管前 的充量，增加其密度，使进入气缸的实际进气量比自 然吸气量多，从而达到增加发动机功率、改善燃料经 济性和排放性能的目的。过去主要用于大功率柴油机 中，现在已普遍在小车上采用。
小结
• 1、掌握充气效率的概念 • 2、理解提高发动机充气效率的7种措 施
课外作业
• 判断正误： • 1、因为发动机的排气压力较进气压力大， 所以在5气门的配机构中，往往采用两个 进气门和三个排气门。（ ） • 2、高速发动机为了提高充气和排气性能， 往往采用增加进气提前角排气迟后角方 法，以改善发动机性能。（ ） • 3、发动机的充气效率一定小于1.（ ）
进 进 排
进
排
排
两气门
四气门
第三章发动机的换气过程
§3.1 四行程内燃机的换气过程
一. 换气过程: 指从排气门打开到进气门关闭的整个时
期，约占410-480ºCA。 根据气流运动的特点分四个阶段：
自由排气、强制排气、进气过程、气门叠开。
1.自由排气阶段:
指从排气门打开，到P缸=P排管，气体靠本身的压 力自行流出气缸。包括超临界排气和亚临界排气。
超临界排气: 当P缸>1.9P排管，废气以当地音速流 出，而且与压差无关。排气流量值取决于缸内气体
状态和排气门有效开启截面的大小。随排气进行，
排气门流通截面不断增大。
亚临界排气：当P缸<1.9P排管，废气流出速度取 决于气缸内和排气管内压差。此时气体流量与排气
门有效流通截面和压差有关。
持续时间：下止点后10-30ºCA结束。 废气排出量：虽然时开角可以大一点，以提高 扫气效率。
增压柴油机：80—160 ºCA。
进气管内压力高于大气压力，新气易串入排气管（燃烧室 扫气）。
附：增压柴油机：防止燃料损失及未燃氮氢排放增加，增压柴 油机热负荷严重，扫气冷却有助于降低受热零件（如排气门） 的温度以及增压涡轮器进口温度。
三. 换气损失
(2)自由排气阶段在排气管内产生的压力波在管内往 复反射衰减，造成强制排气时缸内P波动。
注：缸内气体状态受活塞的运动速度与位置， 气门有效流通截面的变化规律以及排气管内 气体状态共同决定。
排气门迟后关：
①接近上止点，排气门流通截面↓，节流↑，排 气消耗的功增加，残余废气增加。
②可利用排气管中气体的流动惯性，吸出废气。 降低推出功和缸内残余废气量。同时要防止 废气倒流。排气门要晚关10 º—35ºCA。
减小进气迟闭角，能防止低速倒喷，有利于提高
发动机原理课件-第三章 发动机的换气过程
从活塞行至下止点到进气门完全关闭时的
曲轴转角，称为进气滞后角，一般为40～ 70°CA.
及图 进 3 、 1 排 气气 流缸 通内 化截压 关面力 系积和 随排 曲气 轴管 转内 角压 的力 变以 -
（3）减小进气门的阻力
①增大进气门直径 ③增加进气门升程 ②增加进气门数目 ④改善气门头与杆的过渡形状
2、减小排气系统的阻力 使用清除积炭、安装正确、保持畅通。 3、合理进气予热 4、合理配气相位——进气迟闭角
5、采用可变进气系统 ＊可变配气相位
低速，进气滞后角小防止新气倒流 高速，进气滞后角大充分利用气体流动惯性 ＊可变进气管道 低速与小负荷进气管道细而长 高速与大负荷进气管道粗而短 ＊可变进气门 低速与小负荷仅开一个主进气门 高速与大负荷时开几个进气门。
第二节 四冲程发动机的充气效率
一、充气效率ηCH（ηv）
指每循环实际封存在气缸内的新鲜充量ma与在进气状态下 （Ps、Ts）充满气缸工作容积的理论充量m’之比。
ηCH=ma/m’ =Vs/Vh
Vs—实际进入气缸新鲜充量体积（进气状态） Vh—气缸工作容积
实际上，ηCH<1。 ？（三个因素） （汽0.7~0.85；柴0.75~0.9) ※进气状态—对非增压发动机，指空气滤清器后进气管内的气体状 态（压力和温度）；对增压发动机，指增压器出口的气体状态。
2、结构因素
(1) 进气系统
进气系统部件？ 减小进气系统阻力进气终了压力↑ η
CH↑
※进气门直径大于排气门直径，气门顶部的形状呈流线型。
（2）压缩比
↑ Vc↓，r↓ η
汽车发动机原理3发动机的换气过程
一、换气过程
发动机运行时，在如此短的换气时间内，要 使排气干净，进气充足是比较困难的。
为了增加气门开启时间，充分利用气流的流 动惯性以及减少换气损失，改善换气过程， 提高发动机性能。
进、排气门一般都提前开启，迟后关闭，不 受活塞行程的限制。
整个换气过程超过两个冲程，约占曲轴转角 410°～490°。
3．进气过程
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。
4．气门叠开
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。
一、换气过程
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。
一、换气过程
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。
二、换气损失
换气过程的损失包括：
排气损失 进气损失
1．排气损失
排气损失是从排气门提前打开，直到进气行 程开始，气缸内压力到达大气压力之前，循 环功的损失。它可分为： 1)自由排气损失，是由于排气门提前打开 而引起的膨胀功的减少。 2)强制排气损失，是活塞上行强制推出废 气所消耗的功。