19.做功行程终了前,排气门就打开,此时缸压有利用价值吗?
混合气燃烧最大爆发力是活塞在做功行程离上止点与曲轴夹角100左右处,此时,爆发压力使曲轴运动转化成驱动力矩,随活塞向下移动,推动活塞的力越来越小,在排气门打开时,缸孔内废气压力只有300~500kPa,此力对做功无意义。但此力可将废气快速、大部分挤出排气门,只有小部分废气在排气门延后关闭前排出,使排气较充分。
20.什么是气门重亚时间?气门重亚时,为何气流不倒流?
(1)气门重叠:所谓气门重叠是指进气门提前打开的进气过程与排气门延迟关闭的排气过程中,有一段进排气门都打开的时间,称为气门重叠时间。
(2)气流不会倒流:在进排气门都打开时,排气门在做功行程终了,活塞还未到下止点前,就已经打开排气,此时排气是靠废气压力挤出排气门的。在排气行程是活塞将废气挤出去的。在活塞到上止点时,缸内废气压力比大气压力高,但废气流通过排气门的惯性很大,在排气行程,即活塞还未到上止点时,进气门虽已打开,但正因为排气流这一惯性,使废气不可能倒流入进气管。同时,也正因为缸内废气压力高于进气压力,所以此时进气很少,只是因为排出的废气在流动时,进气门附近存在废气流动产生的有负压才将空气吸入缸内。
21.增压发动机比非增压发动机的气门重盛角大有何优势?
(1)由于增压比非增压重叠时间大一些,所以,增压发动机比非增压发动机扫气量大,残余废气系数较低,废气排得较干净,新鲜气充量增多,但增压重叠角过大,在部分负荷的平均有效压力低于某个值时,增压的进气压力将低于排气背压,使废气从排气管倒流入燃烧室和进气支管,污染新鲜进气,并产生进气管放炮。
(2)增压时,可以进一步降低废气温度,冷却排气门。
22.顶置式气门与侧置式气门各有何优缺点?
(1)顶置式气门的优缺点:①优点:A.顶置式气门的进、排气道较短、弯度小,所以,气流阻力小。B.进、排气门升程较大,使进气效率高,新鲜气充量大,同时,排气更充分,可减少燃烧室内残余废气。C.有利于燃烧室的设计,使燃烧室更紧凑,燃烧室表面积更小,热损失减小,热量利用率大。同时,压缩比更大,有利混合气燃烧前的物理与化学准备,提高压缩压力和压缩温度。②缺点:顶置式气门的零件数量多,结构较复杂,尺寸链长。
(2)侧置式气门:①优点:零件数量少,运动惯性力小,工作较顶置式气门平稳;②缺点:顶置式气门的优点就是侧置式的缺点,同时,挺杆细长比大。
鉴于顶置式气门比侧置式气门优点多,所以,当前大多数汽车多采用顶置式气门。
23.为什么进气滞后角的大小对发动机性能影响最大?
试验证明,进气门的滞后角大小影响进气充气效率,并取决于曲轴的转速。当进气门提前关闭时,曲轴转速较低,发动机才有最大的充气系数。如进气门迟关,发动机转速较高时,方可有最大的充气系数。但发动机转速较高,将引起各运动副摩擦损失较大,特别是活塞与缸壁、轴颈与轴瓦运动副的机械摩擦损失较大,同时,泵气损失较大。这些都造成热量利用率降低和发动机的自耗功大,作用在活塞上的平均有效压力降低。由于发动机的扭矩最大值,正比于活塞上的平均有效压力,也即正比于充气系数,因此,为得到发动机输出的最大扭矩,应控制发动机的转速,使发动机转速在某一值以下时,随发动机转速上升,平均有效压力提高,即充气系数提高。在大于某发动机转速时,随着转速上升,平均有效压力下降,即充气系数下降。要控制发动机转速,使充气系数达到最大值,只有控制进气门滞后角,即必须使进气门延后某一角度关闭。
24.什么是配气相位?
所谓配气相位是指进、排气门适时开启和关闭的曲轴的转角。从上止点起,进气门才开始打开进气,则活塞运动到行程的中间时,气门才开大;运动到下止点时,进气门关闭,进气阻力很大,使进气不充分,充气系数很低。为此,应在活塞还未运动到上止点时,进气门就应打开进气,活塞运动到上止点时,气门已经开大,此时进气阻力小。当活塞由上止点向下止点运动时,缸内真空度仍低于大气压,继续将空气吸进到缸内。当活塞由下止点向上止点方向运动而形成压缩时,因气流运动的惯性继续进气,所以,进气门由下止点向上止点方向运动一段距离时,进气门才应关闭。这样,整个缸孔进气充分。但进气门过早打开时,由于缸内残余压力较高,废气就可能进入进气支管,同时,喷油时刻因进气门早打开,造成在进气门打开后喷油,造成边进气边燃烧。排气时,如做功行程刚到下止点,排气门才打开,当排气门开大时,活塞已运动到行程的中间,所以,排气阻力大,排气门到上止点就关闭时,排出的废气更不充分,残余废气系数更大。因此,在膨胀做功行程的活塞还未到下止点一段距离时,排气门就应打开,利用废气压力高于大气压排出废气,当活塞运动到下止点时,排气门已经开大,当活塞运动到上止点并由上止点向下止点方向运动一段距离才关闭时,排气更充分。如果当活塞在上止点时就关闭排气门,则此时废气压力还较高,废气流排出的惯性不会克服废气压力,废气就会通过提前开启的进气门流入进气支管,将喷油嘴喷到进气门头上的汽油燃烧而放炮。