殘餘廢氣係數

殘餘廢氣係數

殘餘廢氣係數是指每循環進氣過程結束時,缸內殘餘廢氣量與每循環實際進入缸內的新鮮充量之比(質量或體積比)。

定義

發動機進氣門關閉後,缸內氣體的總質量為m,由本循環吸入的新鮮充量m和上一循環殘留在缸內的廢氣m組成,則殘餘廢氣係數定義為:Φr=m/m。

殘餘廢氣係數主要是用來比較排量不同的發動機殘餘廢氣量的多少,評價發動機換氣進行的好壞。

比例關係

內燃機殘餘廢氣係數Φr與其壓縮比、進氣壓力、配氣正時等有關。汽油機的壓縮比低,進氣有節流,氣門疊開角較小,所以殘餘廢氣係數較高,通常在7%~20%之間。柴油機由於壓縮比高,氣門疊開角大,沒有進氣節流,所以殘餘廢氣係數較小,增壓柴油機更低。

殘餘廢氣隨負荷變化關係圖 殘餘廢氣隨負荷變化關係圖

通常,殘餘廢氣係數和充量係數成對應關係。殘氣係數越大,充量係數越小;反之亦然。殘餘廢氣係數越大,不僅影響發動機的充氣效率和泵氣損失,而且對燃燒速率、燃燒效率和有害排放物的生成有很大影響。更為嚴重的是,過高的殘餘廢氣係數甚至引起缸內失火。因此殘餘廢氣係數對發動機的工作性能有重要的影響,是決定其熱功轉換效率的關鍵因素之一。殘餘廢氣係數與充氣效率成反比,其隨負荷變化的關係如圖。

產生原因

在內燃機排氣過程結束後,由於燃燒室和余隙容積的存在,以及不完全排(掃)氣,缸內必然殘留一定量的廢氣。

影響因素

內燃機缸內的殘餘廢氣係數與其壓縮比、進氣壓力、配氣正時等有關。汽油機的壓縮比低,進氣有節流,氣門疊開角較小,所以殘餘廢氣係數較高,通常在7%-20%之間。柴油機由於壓縮比高,氣門疊開角大,沒有進氣節流,所以殘餘廢氣係數小,增壓柴油機的更低。

降低措施

降低發動機殘餘廢氣係數的措施可以歸納為以下幾點:

1)降低進氣系統的阻力損失,提高氣缸內進氣終了壓力pa;

2)降低排氣系統的阻力損失,以減小缸內殘餘廢氣係數;

3)減少高溫零件在進氣系統中對新鮮充量的加熱,降低進氣終了溫度Ta;

4)合理選擇配氣相位;

5)充分利用進氣管內的動力效應。

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