当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第四章：换气过程与进气充量 > 4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程 > Video
同学们好
这节课我们学习
四冲程发动机的
换气系统与换气过程
四冲程发动机从排气门开启
到进气门关闭为止
大约410-480度曲轴转角
范围内的过程称为换气过程
换气过程中至少有一个气门开启
此时气缸加上进气排气系统
对涡轮增压发动机
还包括涡轮机和压气机组成了
一个以大气为边界的
流动开口热力系统
这两幅图所示分别表示了
四冲程自然吸气汽油机
和四冲程涡轮增压柴油机的
换气系统简图
和换气过程PV示功图
自然吸气发动机的进气压力
一般小于排气压力
所以泵气过程做负功
而增压发动机的进气压力
一般大于排气压力
所以泵气过程做正功
典型的汽油机进气系统
包括空滤器、节气门
进气总管和进气歧管
进气道和进气门
排气系统则包括排气门、排气道
排气歧管和排气总管
以及后处理装置和消声器等
有的汽油机还加装废气再循环
二次空气系统等装置
涡轮增压柴油机没有节气门
但增加了压气机和涡轮机
一般都带有中冷器
后处理净化器等附属装置
可见换气过程的开口热力系统
远比动力过程单容积的
封闭热力系统复杂
换气过程由排气过程、进气过程
以及进排气重叠三个过程构成
下面分别对这三个过程的特点
进行简要分析
首先我们来看排气过程，如图所示
从排气门早开点
到排气门晚关点
大约有240-260度曲轴转角
这一段为排气过程
在排气过程我们
又可以细分为自由排气
和强制排气两个阶段
排气门开启的初期
缸内压力远大于排气门端的压力
根据气体动力学孔口截流理论
当缸内压力pc
与缸外排气被压pe之比超过1.83
这时候我们按等熵指数κ=1.3计算
排气门喉口出现音速流动
这时为自由排气初期
称为超临界排气期
自由排气阶段
一般会经历音速流动的
超临界排气阶段
与亚音速流动的亚临界排气阶段
自由排气阶段只占
总排气时间的大约三分之一
气流的流通面积也不大
但是由于流速高，排出的废气量
可达到总排气量的60%以上
同时也是排气阻力
和噪声最大的阶段
当缸内压力下降到一定程度
气体必须依靠活塞上行才能排出
这时就进入强制排气阶段
强制排气阶段的时间
约占总排气的三分之二左右
下面我们来看看进气过程如图所示
从进气门早开点到晚关点
大约230-265曲轴转角
这一段为进气过程
在进气阶段由于进气工质
克服流动阻力和吸热温升等因素
缸内进气压力要低于
环境或压气机后压力
由此使实际充量低于理论值
这就是本章要重点分析的
充量系数问题，由图可以看出
缸内进气压力线呈中凹形
初期压力下降较大
是由于活塞下行加速度加大
使真空度加大的结果
后期压力上升则是
高速流入气缸的充量
由于速度滞止
压力局部恢复的缘故
恢复的只是小部分动能
大部分动能变为摩擦热
事实上无论进气还是排气
缸内压力线都有一定程度的波动
这与进排气管内
不稳定流动的动态效应有关
图中压力曲线
只反映了总稳定流动的特点
关于进排气
流动压力波的动态效应
后面会有详细介绍
最后看看气门重叠过程
图所示从进气门早开
到排气门晚关
这一段是气门重叠过程
气门重叠期进排气门
同时开启存在扫气
对残余废气系数
和热负荷有重要影响
关于四冲程发动机换气系统
和换气过程就介绍到这里
同学们，再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
