第5章发动机之进排气系统

第5章进排气系统与排气净化装置

2/5/20231北京邮电大学自动化学院进气系统组成空气滤清器进气歧管空气滤清器进气支管空气流量计2/5/20232北京邮电大学自动化学院提供清洁新鲜空气提供合适浓度的混合气进气均匀充分地分配到各个气缸进气系统的功用2/5/20233北京邮电大学自动化学院空气滤清器1.功用滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸削减进气噪声2/5/20234北京邮电大学自动化学院2.空气滤清器类型油浴式空气滤清器纸滤芯空气滤清器离心式及复合式空气滤清器2/5/20235北京邮电大学自动化学院油浴式空气滤清器2/5/20236北京邮电大学自动化学院纸滤芯空气滤清器干式纸滤芯可反复使用，恶劣环境下工作不可靠，一般维护周期为5000～10000km

湿式纸滤芯使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效果好，但不能反复使用，需定期更换广泛用于汽车发动机上2/5/20237北京邮电大学自动化学院碟形螺母滤芯进气导流管金属网滤纸纸滤芯空气滤清器结构2/5/20238北京邮电大学自动化学院离心式及复合式空气滤清器应用：多用于大型货车上

工作原理：空气首先从滤清器下部周围的进气孔进入离心式空气滤清器内的旋流管。由于空气切向地进入旋流管，因此在旋流管内产生高速旋转运动。在离心力的作用下，空气中的大部分灰尘被甩向旋流管壁，空气则从旋流管顶部的出口经接管进入纸滤芯空气滤清器。空气中残存的细微杂质经纸滤芯滤除。2/5/20239北京邮电大学自动化学院空气滤清器进气导流管和谐振器增强谐振进气效果要有较大的容积保证空气有一定流速空气滤清器后导流管谐振室前导流管橡胶波纹管

2/5/202310北京邮电大学自动化学院进气歧管功用将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸要求进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等减气体流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内壁应该光滑2/5/202311北京邮电大学自动化学院2/5/202312北京邮电大学自动化学院组成：进气支管或进气导流管与一定容积的谐振室进气波动效应：特定转速，压力波，增加进气量。特点

①工作可靠，成本低；②增加特定转速下的进气量和转矩谐振进气系统2/5/202313北京邮电大学自动化学院功用利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管可变进气歧管2/5/202314北京邮电大学自动化学院可变进气歧管类型1）可变长度进气歧管根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管转换阀转换阀控制机构电子控制装置节气门低速高速2/5/202315北京邮电大学自动化学院2）双通道可变进气岐管

中、低转速高转速旋转阀喷油器进气道2/5/202316北京邮电大学自动化学院发动机排气系统功用减小阻力和降低噪声，排废气单排气系统双排气系统排气管（包括排气歧管、总管等）催化转换器排气消声器类型组成2/5/202317北京邮电大学自动化学院排气系统类型排气尾管消声器催化转换器排气歧管叉形管连通道单排气系统双排气系统2/5/202318北京邮电大学自动化学院单排气系统组成主消声器排气尾管催化转换器后排气管副消声器排起歧管2/5/202319北京邮电大学自动化学院排气歧管材料

铸铁、球墨铸铁不锈钢形状

排气歧管应尽可能长，各缸歧管应相互独立，长度相等。

2/5/202320北京邮电大学自动化学院消声器2/5/202321北京邮电大学自动化学院功用降低压力、衰减脉动以消除排气噪声材料镀铝钢板、不锈钢板组成由共振室、膨胀室、管子和、吸声材料工作原理排气经过管子流入膨胀室，排气不断改变流动方向，使噪声得到削减2/5/202322北京邮电大学自动化学院汽车排污来源排气管排出的废气（CO、HC、NOx和颗粒）汽油蒸汽的挥发（以HC为主）曲轴箱窜气（以HC为主

）2/5/202323北京邮电大学自动化学院催化转换器功用：利用催化剂的作用将排气中CO、HC、Nox转换为对人体无害的气体。

2/5/202324北京邮电大学自动化学院氧化催化转换器将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O，以二次空气作为氧化剂

三效催化转换器以排气中的CO和HC作为还原剂，把NOx还原为氮（N2）和氧O2），而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O催化转换器类型2/5/202325北京邮电大学自动化学院排气再循环系统（EGR）功用把排出的废气回送到进气管，与新鲜混合气一起再次进入气缸，减少了NOx的生成量。

排气管进气管EGR阀2/5/202326北京邮电大学自动化学院强制曲轴箱通风系统（PCV）空气滤清器曲轴箱PCV阀功用防止曲轴箱气体排放到大气中组成空气滤清器、空气软管曲轴气体软管、PCV阀2/5/202327北京邮电大学自动化学院2/5/202328北京邮电大学自动化学院2/5/202329北京邮电大学自动化学院PCV阀工作过程发动机不工作怠速或减速部分节气门开度发动机大负荷2/5/202330北京邮电大学自动化学院汽油蒸发控制系统功用：将汽油蒸气收集和储存在碳罐内，送到气缸内烧掉组成：碳罐、气液分离器气缸气液分离器碳罐浮子室2/5/202331北京邮电大学自动化学院汽油蒸发控制系统工作原理2/5/202332北京邮电大学自动化学院发动机增压系统2/5/202333北京邮电大学自动化学院发动机增压功用增压将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量功用进气量增加，可增加循环供油量，从而可增加发动机功率可以改善燃油经济性可以得到良好的加速性2/5/202334北京邮电大学自动化学院发动机增压类型机械增压涡轮增压气波增压与发动机容易匹配，结构紧凑，但燃油消耗率高经济性好，排放少噪声低，但顺态响应差，低速加速性差低速转矩特性好，但体积大，噪声高2/5/202335北京邮电大学自动化学院1.机械增压机械增压器1）齿轮增速器驱动2）传动带及电磁离合器驱动齿轮增速器增压器空气增压器电磁离合器2/5/202336北京邮电大学自动化学院机械增压器（罗茨式压气机）

2/5/202337北京邮电大学自动化学院2.涡轮增压涡轮增压器（Turbo）涡轮机排气管压气机进气管利用废气涡轮机，带动与其同轴安装的压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机内增压后进入气缸2/5/202338北京邮电大学自动化学院2/5/202339北京邮电大学自动化学院3.气波增压气波增压器进气管转动带排气管气波增压器转子由曲轴经传动带驱动气波增压器转子，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力2/5/202340北京邮电大学自动化学院2/5/202341北京邮电大学自动化学院4.复合增压机械增压与涡轮增压适当结合串联复合增压并联复合增压空气先涡轮增压，中冷器降温，再机械增压

主要用于高增压发动机上由机械增压和涡轮增压同时供给增压空气低速主要靠机械增压，而在高速主要靠涡轮增压2/5/202342北京邮电大学自动化学院汽油机增压发展1.汽油机增压比柴油机增压困难原因1）汽油机增压后爆燃倾向增加2）增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大3）汽油机，转速和功率范围宽广，致使涡轮增压器与汽油机的匹配相当困难4）涡轮增压汽油机的加速性较差2/5/202343北京邮电大学自动化学院2.汽油机增压的改进1）电喷汽油机增压，克服了化油器式发动机与涡轮增压器匹配的困难2）应用点火提前角自适应控制，来克服由于增压而增加的爆燃倾向3）对增压后的空气进行中间冷却，提高功率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃4）采用增压压力调节装置2/5/202344北京邮电大学自动化学院涡轮增压系统单涡轮增压系统一个涡轮增压器双涡轮增压系统两个涡轮增压器并列布置2/5/202345北京邮电大学自动化学院单涡轮增压系统空气滤清器压气机涡轮机中冷器节气门进气旁通阀排气旁通阀2/5/202346北京邮电大学自动化学院中冷器的工作2/5/202347北京邮电大学自动化学院双涡轮增压系统空气滤清器中冷器增压器增压器喷油器火花塞2/5/202348北京邮电大学自动化学院涡轮增压器离心式压气机径流式涡轮机中间体压气机增压器轴涡轮机2/5/202349北京邮电大学自动化学院增压压力调节进气旁通阀排气旁通阀在涡轮增压系统中都设有进气旁通阀和排气旁通阀，用以控制增压压力2/5/202350北京邮电大学自动化学院排气旁通阀及其控制装置排气旁通阀膜盒压气机排气管涡轮机结构：膜盒分左右室，右室连压气机出口，左室在有弹簧膜片上。膜片经杆连排气旁通阀。2/5/202351北京邮电大学自动化学院当压气机出口压力低，膜片在膜片弹簧作用下移向右室，使排气旁通阀关当增压压力高，膜片左移，排气旁通阀开，部分排气直接排入大气从而控制增压压力及涡轮机转速排气旁通阀工作原理2/5/202352北京邮电大学自动化学院涡轮增压器的润滑及冷却机油进口机油出口冷却液进口冷却液出口水套润滑：机油自主油道，进入增压器，润滑和冷却增压器轴和轴承。后返回油底壳冷却：涡轮机侧设置冷却水套，并用软管与