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 > 4.8 单缸机的进排气动态效应 > Video
同学们好
这节课我们学习单缸机的
进排气动态效应
研究表明如果能在进气后期
加大气门端进气压力
则会更有效地
提高进气充量系数，如图所示
改变正压脉冲波
到达气门端的时刻
计算其相应的充量系数
我们可以明显看出
进气后期到达时
充量系数有较大增加
而在前中期到达时
充量系数几乎没有变化
这是因为进气后期
压力增大的效果
不会被再次到来的疏波抵消
而且后期气流惯性加大
可以通过加大进气门晚关角
而得到充分利用
我们先来看看
本循环的压力动态效应
本循环产生的
进气压力波来回传播
对循环充量的影响
叫本循环压力波的动态效应
如图a所示
若规定由进气门
流出的方向为正方向
当进气门开启时
由于活塞下行抽气
进气门端出现向缸内的气流
使此处净压力
ps小于大气压力p0
表明压力相对大气压力下降
而出现右行膨胀疏波
并以音速a向管口传播
由于进气门管端速度
大大小于音速
因此压力波速我们这里取c
约等于音速
此波于L/a时刻到达管口
L是进气管长，a是音速
假定管口为开口端
其忽略空滤器的影响
则右行疏波到达后
会全负反射而产生反射密波
并再经L/a时刻回到气门端
气门端由发出压力波
到接收反射波所需要的时间
Δt等于2L除以a
设气门开启总时间为Δts
则压力波传播有两种情况
(1) 压力波传播时间Δt
大于气门开启时间Δts
如图b所示
该图为气门端压力ps
随时间的变化曲线
第一次的返回密波
就是点划线表示
到达气门端时进气门已关闭
对进气不会产生任何影响
图上虚线是该密波
在气门口再次反射的波形
此时气门已关闭
因为全正反射密波
实际上总会有一些衰减
所以它的幅值要稍小一些
此波对充气也无任何影响
(2) 如果压力传播时间Δt
小于气门开启时间Δts
如图c所示
第一次的返回密波
就是点划线所示
在进气后期到达
相应的虚线
所示的再次反射的密波
事实上是部分正反射波
也处于进气后期
几次波形叠加出来的
实线所示的合成波
将加大进气后期的进气压力
从而使得充量系数加大
在分析压力波形的持续变化时
因聚集多次来回反射的影响
如图c所示
第一次返回的密波在气门口
再次与密波反射后
该波到达管口
又全反射回疏波
即图上的点划线
所示的第二次返回疏波
此波又在气门口部分正反射
而得到虚线所示的
第二次返回的返回疏波
如此往复会出现
第三次第四次的波形
最后得到以4L除a
为周期的一个合成波
直到摩擦阻力
将此波消耗掉为止
为了使第一次反射密波
在进气后期到达气门口
管长L和转速n要合理匹配
如图所示转速不变时
管长太长大于图示Ln时
因压力波传播时间
大于气门开启时间
而对充量系数无影响
长度过短多次反射回的
前后密波疏波相互抵消
效果也不大
所以存在一个
最佳的进气管长度
使得充量系数有最大值
除了借助本循环
产生的压力波外
我们还可以
利用上循环压力波
产生的动态效应
上循环气门口的压力波动
如果到本循环进气时
仍未消失的话
将会对本循环进气
产生直接的影响
这就是上循环压力波的动态效应
显然本循环进气时
正巧上循环残余正波到达
这会产生有利效果
反之则出现不利影响
但是这一效应在管长很短时
效果不大
因为进气期间会有
多个正负交替的残余波到达
各波正负值会相互抵消
已知进气门口压力
波动的频率为f1等于a除以4L
四冲程发动机转速为n时
进气门的开启频率为f2
等于n除以120
f1与f2的频率比我们定义为q
如公式4-12所示
图表示了不同频率q时
气门口相邻俩循环间
上一循环压力波的波形
当q等于1 2……等正整数时
正巧在本循环进气时刻
上循环的残余负波到达
故对充量系数不利
而当q等于1.5 2.5……时
正巧是在本循环进气时刻
上循环的残余密波到达
这时对充量系数是有利的
考虑上循环动态效应时
如果转速不变
改变进气管长度
则充量系数在这里
转为有效平均压力
会在图所示的曲线中
出现多个波峰、波谷
从图中可以看出
有效平均压力波峰
大致出现在q等于1.5
2.5等的进气管长度处
而波谷则大致出现在
q等于1 2 3等
整数的进气管长度处
如果进气管长度不变
则在不同的转速处
有类似的波峰波谷出现
如图所示
此曲线正是经动态
修正后的单缸发动机的
真实进气速度特性曲线
为了实现发动机在高低转速下
都具有好的动力性
现代车用汽油机越来越多的
采用可变进气歧管长度系统
图所示为汽油机
可变进气气管长度系统
及其效果示意图
当关闭进气控制阀时
进气沿长路进
就是图中实线箭头表示进入气缸
可以获得低速大转矩
而当开启进气控制阀时
气流沿短路进
就是图中虚线箭头表示进入气缸
可以获得高速大功率
关于单缸进排气动态效应
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
--Video
-3.2 理论循环分类及循环热效率
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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）
