第8章进气和排气系统

1、进气系统进气系统 8.1排气系统排气系统 8.2进气增压系统进气增压系统 8.3进气系统进气系统 8.1进气系统进气系统 8.1进气系统进气系统 8.1 进排气系统是在发动机运转时，将空进排气系统是在发动机运转时，将空气或可燃混合气送入气缸，又将各气缸燃气或可燃混合气送入气缸，又将各气缸燃烧后的废气经消声后排到大气中的装置。烧后的废气经消声后排到大气中的装置。 为了使发动机正常运转，应尽可能地为了使发动机正常运转，应尽可能地减少进气和排气的阻力，清洁进入气缸的减少进气和排气的阻力，清洁进入气缸的空气或可燃混合气，减少排气噪声。空气或可燃混合气，减少排气噪声。 进气系统主要由空气滤清器、进气进气

2、系统主要由空气滤清器、进气道、节气门和进气歧管组成。道、节气门和进气歧管组成。 空气滤清器按结构的不同有湿式空气空气滤清器按结构的不同有湿式空气滤清器和干式空气滤清器等多种类型。滤清器和干式空气滤清器等多种类型。 湿式空气滤清器又称油浴式空气滤湿式空气滤清器又称油浴式空气滤清器（见图清器（见图8-1）。）。 它用金属丝网作滤芯，这种滤清器它用金属丝网作滤芯，这种滤清器使用一段时间后，经清洗滤网更换机油使用一段时间后，经清洗滤网更换机油后可再次使用，为永久式滤清器。后可再次使用，为永久式滤清器。图图8-18-1油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器11外壳外壳22机油盘机油盘3 3、6 6、77垫圈垫

3、圈44蝶形螺母蝶形螺母55滤芯滤芯88夹箍夹箍99螺帽螺帽1010通气道通气道1111导气管导气管 干式空气滤清器用折叠状的滤纸作滤芯。干式空气滤清器用折叠状的滤纸作滤芯。 这种滤清器的滤芯使用久后必须更换。这种滤清器的滤芯使用久后必须更换。 根据车辆的使用条件和车型，一般每行驶根据车辆的使用条件和车型，一般每行驶20 00040 000km应更换应更换1次滤芯。次滤芯。 干式空气滤清器有多种形式，图干式空气滤清器有多种形式，图8-2所示为所示为应用在中、小型汽车上的干式空气滤清器。应用在中、小型汽车上的干式空气滤清器。图图8-28-2干式空气滤清器干式空气滤清器 图图8-3所示为一种应用在大

4、型柴油车上的旋所示为一种应用在大型柴油车上的旋风干式空气滤清器。风干式空气滤清器。 它依靠滤芯上带有的叶片，使吸入的空气它依靠滤芯上带有的叶片，使吸入的空气产生涡流；较大的灰尘在离心力作用下落在滤产生涡流；较大的灰尘在离心力作用下落在滤清器的底部橡皮阀上（见图清器的底部橡皮阀上（见图8-3（c），当发），当发动机运转时，滤清器内产生一定的真空，橡皮动机运转时，滤清器内产生一定的真空，橡皮阀在真空作用下关闭。阀在真空作用下关闭。 当发动机熄火后，真空消失，橡皮当发动机熄火后，真空消失，橡皮阀在自身弹力作用下打开，放出灰尘。阀在自身弹力作用下打开，放出灰尘。图图8-38-3旋风干式空气滤清器旋风干

5、式空气滤清器11夹箍夹箍22滤清器盖滤清器盖33蝶形螺钉蝶形螺钉44滤芯滤芯55外壳外壳66橡皮阀橡皮阀 进气歧管指的是化油器或节气门体进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。之后到气缸盖进气道之前的进气管路。 为了减小气体流动阻力，提高进气为了减小气体流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内垫应该光滑。能力，进气歧管的内垫应该光滑。图图8-48-4化油器式发动机的进气歧管化油器式发动机的进气歧管 现代的汽油喷射式发动机还在进气现代的汽油喷射式发动机还在进气歧管的设计上采用了各种特殊的结构形歧管的设计上采用了各种特殊的结构形式，以便充分利用进气歧管内的空气动式，以便充分利用

6、进气歧管内的空气动力效应，进一步提高各种转速工况下的力效应，进一步提高各种转速工况下的进气量，增加发动机的动力输出，改善进气量，增加发动机的动力输出，改善其转矩输出特性，降低进气噪声。其转矩输出特性，降低进气噪声。 这些特殊的结构形式包括采用长进这些特殊的结构形式包括采用长进气歧管，设置动力腔、谐振腔及采用可气歧管，设置动力腔、谐振腔及采用可变进气歧管。变进气歧管。 谐振腔是在进气歧管的旁边与进气谐振腔是在进气歧管的旁边与进气歧管相通的一个封闭腔体（见图歧管相通的一个封闭腔体（见图8-5），），其作用是降低进气气流的噪声。其作用是降低进气气流的噪声。 汽油喷射式发动机在设计时采用长汽油喷射式发

7、动机在设计时采用长进气歧管，并将进气歧管设计成具有较进气歧管，并将进气歧管设计成具有较大的弧度（见图大的弧度（见图8-5），以充分利用气流），以充分利用气流的惯性效应，提高充气量。的惯性效应，提高充气量。图图8-58-5电控汽油喷射式发动机的进气歧管电控汽油喷射式发动机的进气歧管 汽油喷射式发动机常在进气歧管中汽油喷射式发动机常在进气歧管中部设置一个动力腔（见图部设置一个动力腔（见图8-6），以利于），以利于进气歧管内压力波的共振，充分利用气进气歧管内压力波的共振，充分利用气流压力波动效应，提高充气效率。流压力波动效应，提高充气效率。图图8-68-6复合塑料进气歧管复合塑料进气歧管 可变惯性充

8、气系统是在动力腔中设置可变惯性充气系统是在动力腔中设置一个或一组转换阀，该阀门可将动力腔分一个或一组转换阀，该阀门可将动力腔分隔成两个部分。隔成两个部分。 当阀片开启或关闭时，可使动力腔的当阀片开启或关闭时，可使动力腔的两个部分相通或隔开，从而改变了动力腔两个部分相通或隔开，从而改变了动力腔的形状或改变了进气歧管的长度，使进气的形状或改变了进气歧管的长度，使进气歧管有两种不同的空气动力效应。歧管有两种不同的空气动力效应。 ECU依照设定的程序，在发动机不同依照设定的程序，在发动机不同的转速范围内，让阀片开启或关闭，以使的转速范围内，让阀片开启或关闭，以使发动机在所有转速范围内都能获得最佳的发动

9、机在所有转速范围内都能获得最佳的充气效果。充气效果。 可变进气歧管有各种结构形式，图可变进气歧管有各种结构形式，图8-7所示为一种较为简单的可变进气歧管，其所示为一种较为简单的可变进气歧管，其工作原理如图工作原理如图8-8所示。所示。图图8-78-7可变进气歧管可变进气歧管图图8-88-8可变进气歧管工作原理可变进气歧管工作原理 排气系统用于收集从每个气缸排出排气系统用于收集从每个气缸排出的燃烧后的高温废气，并将其送到汽车尾的燃烧后的高温废气，并将其送到汽车尾部排放掉。部排放掉。 排气系统由排气歧管、催化转换器排气系统由排气歧管、催化转换器、消声器和排气管道等组成。、消声器和排气管道等组成。1

10、排气管的布置形式排气管的布置形式 直列型发动机排气系统称作单排气直列型发动机排气系统称作单排气系统，如图系统，如图8-9所示。所示。图图8-98-9单排气系统单排气系统 排量不大的排量不大的V型发动机上仍采用单型发动机上仍采用单排气系统（见图排气系统（见图8-10（a）。）。 大排量（大排量（3升以上）升以上）V型发动机多采型发动机多采用双排气系统，（见图用双排气系统，（见图8-10（b）。）。图图8-108-10V V型发动机排气系统示意图型发动机排气系统示意图11发动机发动机22排气歧管排气歧管33叉形管叉形管44催化转换器催化转换器55排气管排气管66消声器消声器77排气尾管排气尾管88

11、连通管连通管 排气歧管与发动机缸盖相连，废气排气歧管与发动机缸盖相连，废气从排气门出来直接进入排气歧管。从排气门出来直接进入排气歧管。 排气歧管应能承受排气的高温，并排气歧管应能承受排气的高温，并能抵抗极大的温差造成的热应力。能抵抗极大的温差造成的热应力。 排气歧管的形状十分重要。排气歧管的形状十分重要。 为了不使各缸排气相互干扰及不出为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气歧管做得尽可能长一排气，应该将排气歧管做得尽可能长一些，而且各缸排气歧管应该相互独立、些，而且各缸排气歧管应该相互独立、长度相等。长度相等。 图图8

12、-11所示为几种常见的排气歧管所示为几种常见的排气歧管的结构形式。的结构形式。图图8-118-11各种类型的排气歧管各种类型的排气歧管 消声器的用途是减少排气脉动，尽可消声器的用途是减少排气脉动，尽可能地降低排气噪声，并降低排气温度。能地降低排气噪声，并降低排气温度。 消声器从原理上可分为反射式和吸收消声器从原理上可分为反射式和吸收式两种形式，如图式两种形式，如图8-12所示。所示。 也可以将吸收式和反射式两种原理同也可以将吸收式和反射式两种原理同时应用在一个消声器中，制成吸收时应用在一个消声器中，制成吸收反射反射式消声器，如图式消声器，如图8-12（c）所示。）所示。图图8-128-12排气

13、消声器的形式排气消声器的形式8.3.1 进气增压系统的功用与类型进气增压系统的功用与类型 进气增压就是在进气道中设置进气增压就是在进气道中设置1个增压个增压器，将空气或可燃混合气预先进行压缩后，器，将空气或可燃混合气预先进行压缩后，再送入发动机气缸。再送入发动机气缸。 采用增压系统后，在气缸排量不变采用增压系统后，在气缸排量不变的情况下，由于每个循环进入气缸的空的情况下，由于每个循环进入气缸的空气量增加，可以向气缸内提供更多的燃气量增加，可以向气缸内提供更多的燃料而获得充分燃烧，从而提高了发动机料而获得充分燃烧，从而提高了发动机的输出功率。的输出功率。 发动机增压系统有多种类型，如机发动机增压

14、系统有多种类型，如机械驱动式增压、废气涡轮增压等。如图械驱动式增压、废气涡轮增压等。如图8-13所示。所示。图图8-138-13进气增压系统的形式进气增压系统的形式 机械增压器的驱动力来自发动机曲机械增压器的驱动力来自发动机曲轴，一般都是利用曲轴带轮通过传动带轴，一般都是利用曲轴带轮通过传动带驱动。驱动。 机械增压器有多种类型，常见的有机械增压器有多种类型，常见的有叶片（叶片（Vane）式和鲁兹（）式和鲁兹（Roots）式。）式。 鲁兹增压器有双叶转子、三叶转子鲁兹增压器有双叶转子、三叶转子两种形式，图两种形式，图8-14所示。所示。图图8-148-14机械增压器机械增压器 由于机械增压器由曲

15、轴直接带动，由于机械增压器由曲轴直接带动，所以其在低转速下便可获得增压。所以其在低转速下便可获得增压。 增压的动力输出也与曲轴转速成一增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例，即机械增压发动机的动力输定的比例，即机械增压发动机的动力输出随着转速的提高而增强，具有线性输出随着转速的提高而增强，具有线性输出特性。出特性。 机械增压器优点为体积小、结构简单，机械增压器优点为体积小、结构简单，无需修改发动机本体，安装容易。无需修改发动机本体，安装容易。 而且工作温度介于而且工作温度介于70100，因此对，因此对于冷却系统、润滑系统的要求与自然吸气式于冷却系统、润滑系统的要求与自然吸气式发动机基本相同，尤

16、其适合发动机的改装。发动机基本相同，尤其适合发动机的改装。 废气涡轮增压系统由涡轮增压器和限废气涡轮增压系统由涡轮增压器和限压装置组成（见图压装置组成（见图8-15）。）。 发动机排气歧管和涡轮机进口连接。发动机排气歧管和涡轮机进口连接。图图8-158-15废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统 排出的废气经过涡轮机后进入排气排出的废气经过涡轮机后进入排气管；废气的压力推动涡轮转动，压气机管；废气的压力推动涡轮转动，压气机叶轮与涡轮同轴转动；从空气滤清器进叶轮与涡轮同轴转动；从空气滤清器进来的空气经空气流量计计量后进入压气来的空气经空气流量计计量后进入压气机，经压缩后进入进气歧管，以较高的机，经压缩

17、后进入进气歧管，以较高的密度充入气缸中。密度充入气缸中。 大部分涡轮增压系统都将增压后的空大部分涡轮增压系统都将增压后的空气冷却后再送入气缸，以进一步增大进入气冷却后再送入气缸，以进一步增大进入气缸的空气密度，提高发动机功率。气缸的空气密度，提高发动机功率。 涡轮增压器（见图涡轮增压器（见图8-16）由废气涡轮、压气）由废气涡轮、压气 机两个主要部分，以及支撑、密封、冷却、润滑机两个主要部分，以及支撑、密封、冷却、润滑等装置组成（见图等装置组成（见图8-17）。）。 涡轮在工作时的转速通常为涡轮在工作时的转速通常为80100kr/min，最高可达最高可达200kr/min，且在，且在909附近

18、的高温下工附近的高温下工作。作。 图图8-168-16涡轮增压器涡轮增压器图图8-178-17涡轮增压器的构造涡轮增压器的构造11螺母螺母22压气机叶轮压气机叶轮3 3、1212、2424卡环卡环44密封板密封板 5O5O形密封圈形密封圈6 6、2323密封环密封环77套管套管88挡油板挡油板99止推垫圈止推垫圈1010隔圈隔圈1111止推轴承止推轴承1313、2727轴承轴承1414压气机壳压气机壳1515压气机壳固定螺栓压气机壳固定螺栓1616外壳外壳1717涡轮轴涡轮轴1818润滑油入口润滑油入口1919卡箍卡箍2020防热罩防热罩2121涡轮壳涡轮壳2222涡轮转子涡轮转子2525油套油套2626润滑油出口润滑油出口 为了减小运转阻力，支撑装置采用为了减小运转阻力，支撑装置采用特殊的浮动轴承。（见图特殊的浮动轴承。（见图8-18）。）。 润滑油由发动机润滑系提供，部分润滑油由发动机润滑系提供，部分润滑油经油道喷向涡轮室壁面，起冷却润滑油经油道喷向涡轮室壁面，起冷却作用。作用。 密封装置由转子两端的油封组成，密封装置由转子两端的油封组成，