汽车构造 理论教案 第5-11章 柴油机燃料供给系统-起动系统和供电系统

理论课教案

学院：

授课课程：汽车构造1

授课教研室：车辆与交通工程

授课教师：

课程负责人：

第五章柴油机燃料供给系统

授课题目第一节概述授课类型

第二节烟喷射系统

首次授课时间年11月27日学时2

1.知识目标

具备柴油、柴油机燃烧、电控柴油机燃油系统的相关知识

1）柴油的使用特性；柴油机的燃烧特点；柴油机的燃烧室；机械喷油器的结构和

工作原理；

2）电控单体泵、电控泵喷嘴、高压共轨柴油喷射系统的结构、组成、工作原理；

3）压电式目控喷油器的材料、结构组成、工作原理。

2.能力目标

培养观察能力、综合分析能力、理论联系实际的能力

教学目标

1）针对一台电控柴油发动机，熟悉各组成部件在发动机上的位置及相互关系；

2）能分析目控单体泵、电控泵喷嘴、高压共轨柴油喷射系统结构和性能上的不

同；

3）能理解并分析各组成部件的功用、工作原理。

3.素质目标

通过分享龙泵集团我校毕业的学生的工作情况，让学生爱自己的专业；

通过分析我国电控柴油机领域技术比较领先的企业及整个国家电控柴油机技术在

世界的地位，鼓励学生好好学习，为我国的汽车技术做贡献

重点：电控单体泵、电控泵喷嘴和高压共轨的结构及工作原理

重点与难点

难点：电控单体泵、电控泵喷嘴和高压共轨的工作原理

学习者分析掌握了汽油机燃油系统的结构和工作原理

教学资源自建在线课程（第五章5.1〜5.6）；翻转教学平台学习资源里的文章、视频等

教学方式一课堂

教学方法教学方法一问题式；自学自讲；讨论式；探究式；双语式；互动（包括签到、答

题、头脑风暴、答疑、选择、判断、抢答、随机选人等）

网络线上自学、巩固；

教室多媒体演示+板书；

教学手段

实验室现场教学

1

教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）

一、线上学习任务安排（50分钟）

布置看网上资源：

1、学习鲁东大学《汽车构造》5.1-5.6；翻转教学平台学习资源里的文章、视频等；并

回答测试题；

1）上网查找资料，我的一篇论文《宝来电控泵喷嘴技术》。

2）发布三个视频和2篇论文。

2、注意：（1）听课过程中在教材上做出标记；（2）记录出有疑问的地方。

二、课堂教学（50分钟）

按照“在线测试-导学-内容讲授-总结-答疑-作业”的线性顺序开展教学活动。

三、课后拓展

1、在智慧树提交作业；

2、完成下一节课在线学习；

3、完成拓展任务-缩口型低排放直喷式燃烧室。

课堂教学

・授课思路

（1）柴油机燃油系统的组成及发展历程、机械喷射柴油喷射系统等这部分内容先进

行线上慕课学习，课堂上突出重点难点，采用智慧树互动和案例的方式进行知识的巩

固；

（2）这次课有5个重要的知识点，采用不同的方法进行。

1）通过柴油知识及分析柴油机混合气形成特点，从而分析柴油机的燃烧室的形式

及其特点；通过学生自己网上查资料，与学生一起讨论。

2）一起分享机械喷油器的结构和工作原理，通过互动测试巩固。

3）重点分析讲解电控单体泵、泵喷嘴的结构、工作原理、控制特点；学生思考互

动；

4）一起分享高压共轨系统的控制特点、德国博世和日本电装高压共轨系统的结

构和工作原理；

5）日本电装喷油器、高压泵的结构和工作原理；

6）压电晶体的特点、压电式共轨系统的控制特点；

（3）结合现场教学到实验室，以机械喷射柴油发动机和电控共轨柴油发动机为例讲

解观察；

（4）在讲解基础知识的基础上，讨论该领域的最新技术（压电式共轨柴油发动

机）；

（5）通过分享在龙泵工作的学哥的工作简历，培养民族自豪感，厚植家国情怀。

・过程设计及时间分配

2

1、智慧平台测试线上学习的基础知识（8分钟）

2、柴油知识及使用（2分钟）（网上自查+讨论分享+举例）

3、柴油发动机燃油系统的类型和组成（5分钟）（自学后+交流互动+动画教学）

4、单体泵的结构和工作原理（5分钟）（学生思考+小组讨论+学生回答+教师分

析）

6、泵喷嘴的结构和工作原理（10分钟）（讲授+互动+视频教学）

7、高压共轨电控柴油发动机的结构和工作原理（10分钟）（教师为主，学生思

考）

8、分享学生的生活和经历（龙泵集团）（5分钟）（与学生交流+视频）

9、总结、答疑并布置作业（5分钟）

・讲解要点及各部分具体内容

第一节概述

柴油及其使用性能

1.轻柴油的牌号和规格

轻柴油按其质量分为优等品、一等品和合格品三个等级，每个等级又按柴油的

凝点分为10、0、70、-20、-35和-50等六种牌号。

2.轻柴油的使用性能

（1）馆程/闪点/凝点/冷滤点/发火性/蒸发性/低温流动性/粘度。发火性：十六烷

值；低温流动性：凝点、冷滤点评定低温流动性。

3.轻柴油的选择

按照当地当月风险率为10%的最低气温选用轻柴油牌号。

一、柴油机混合气形成特点

与汽油机相比，柴油机混合气形成的时间极短，只占15°〜35°曲轴转角。燃烧室

各处的混合气成份很不均匀，且随时间而变化。虽然柒油机的平均过量空气系数〉1,但

是在燃烧室内仍然有的地方混合气过浓，燃烧不完全；有的地方混合气过稀，空气得不

到充分利用。

二、柴油机燃烧室

1.直喷式燃烧室

现代电控柴油发动机普遍采用直喷式燃烧室（DirectInjectionChamber）,它是

由气缸盖底平面和活塞顶内的凹坑及气缸壁组成的空间，大部分集中于活塞顶部。凹坑

的形状多种多样，有浅盆形、3型、四角型、花瓣型、哑铃型等，如图57所示。这种

燃烧室的特点是喷油器直接向燃烧室内喷射柴油，借助油束形状与燃烧室形状的合理匹

配，以及空气的涡流运动，迅速形成可燃混合气。

3

2.缩口型低排放直喷式燃烧室

从经济性角度出发，车用柴油机燃烧室直喷化已成为发展趋势。直喷化的关键是如

何解决直喷式燃烧室混合气形成速率与发动机转速相适应的问题。

缩口型低排放(ShrinkageRypeLowEmission)直喷式燃烧室(图5-2),集传统

的直喷式燃烧室和涡流室燃烧室的优点于一体。其主要结构特点是将燃烧室底部改成中

央凸起的双涡流型，同时通过缩口加强燃烧室内的挤流强度，而且这种挤流强度随转速

的升高而得到加强。这种结构可有效组织燃烧室内的气流运动，并能与喷射系统参数进

行优化匹配，在保持动力性和经济性基本不变的条件下有效地改善柴油机的排放特性。

气缸直径小于120nlm的中小型柒油机，转速较高，采用深坑型燃烧室(深度H较

大)，以便随转速的升高，加强燃烧室内的压缩挤流强度，加快混合气的形成和扩散燃

烧速度；气缸直径大于120mm的大型柴油机，转速较低，采用浅坑型燃烧室(H值较

小)。

图5-2缩口型低排放直喷式燃烧室

三、柴油机燃油系统类型

自1897年由德国狄塞尔发明第一台柴油机以来，柴油机燃油系统发生了很大变化。

从机械喷射到电控喷射，从位置式、时间式，到时间压力式；最高喷射压力从传统

的20〜24Mpa提高到200MPa以上。按控制方法可分为如图5-3所示的三种类型。

1)电控位置式喷射系统(EIectricControlPositionInjectionSystem)o是在

抗械式喷射系统的基础上，将机械离心式调速器和供油提前器改进为步进电动机或比例

阀控制的自动控制装置。由此将供油时刻和调速特性实现自动化控制。根据结构特点分

为VE型分配泵和直列型电企泵(TICS)o

2)电控时间式喷射系统(EIectricControITimeInjectionSystem)0比前两者

喷射压力明显提高(80〜220MPa),同时控制方法也发生了根本性变化。根据结沟特点分

为单体泵和泵喷嘴。

单体泵(UnitPumpSystem,UPS)(图5-3a);各缸独立设置喷油泵，在喷油器

4

和喷油泵之间设置短的高压油管c通过设置在单体泵出口端的高频电磁阀的通电持续时

间和通电时刻来控制喷油量和喷油时刻。它的最大特点是结构简单、耐久可靠，对油品

的适应性好。

泵喷嘴（UnitInjectorSystem,UIS）（图5-3b）:取消了喷油泵和喷油器之间

的高压油管，各缸独立设置。由于喷油泵与喷油器之间空间很小，供油规律直接反映在

喷油规律上，而且喷射时刻和喷油量是通过在泵和喷嘴之间的油道上设置的高频电磁阀

的通电时刻和通电持续时间来控制的。高压密封端面少，易实现高压化。因喷油泵和喷

油器一体化且在气缸盖上倒置，需要专门的驱动机构，驱动机构较复杂。

3）电控时间压力式喷射系统［电控高压共轨（CRS,CommonRaiISystem）］（图

5—3c）o

在高压泵与喷油器之茴设有较长的高压油管，其中设有蓄压室（共轨），喷油泵和

喷油器各自独立控制。喷油泵的功能是控制共就中的目标压力，而喷射正时和喷油量则

直接通过喷油器的通电时刻和通电持续时间来控制。因此，这种喷射方式控制灵活，控

制自由度宽。

图5-3电控高压喷射系统

第二节电控柴油喷射系统

电控柴油喷射系统由传感器、电控单元（ECU）和执行机构三部分组成。传感器采集

转速、温度、压力、流量和加速踏板位置等信号，并将实时检测的信号输入计算机。ECU

对来自传感器的信号与储存的参数值进行比较、运算，确定最佳运行参数。执行机构按

照最佳参数对喷油压力、喷油量、喷油时间、喷油规律（FuelInjectionLaw）等进行

控制，使柴油机工作状态达到最佳。电控柴油喷射系统具有以下优点：

1）对喷油正时的控制精度高（高于0.5°曲轴转角），反应速度快。

2）对喷油量的控制精确、灵活、快速，喷油量可随意调节，可实现预喷射和后喷射，

改变喷油规律。

3）喷油压力高（高压共统电控喷油系统高达200Mpa）,不受发动机转速影响，优化了

燃烧过程。

4）无零部件磨损，长期工作稳定性好。

5）结构简单，可靠性好，适用性强。

5

一、电控单体泵

1.特点：每缸一泵、由凸轮轴驱动、有较短高压油管与喷油器连接。

2.工作原理

吸油过程：柱塞下移/电磁阀OFF/阀芯打开低压油腔/低压油进入活塞上方

预压油过程：柱塞上移/电磁阀OFF/阀芯打开低压油腔/进入柱塞上方的部分燃油

流回低压油腔

泵油过程：柱塞上移/电磁阀ON/阀芯关闭低压油腔，打开高压油管（上升到高

压）/高压油进入喷油器，喷油器喷油。

泄压过程：柱塞上移/'电磁阀OFF/阀芯打开低压油腔/进入柱塞上方的燃油流回低压

油腔（下降到低压）/高压油管压力迅速下降，喷油器停止喷油

3.电控单体泵的特点

1）电控时间式；2）被控对象为高速电磁阀；3）电磁阀开启时刻决定喷油提前角；4）

电磁阀开启持续时间决定供油量；5）满足国3、4排放，加后处理，电控喷油器可达到国

5要求；6）经济性、动力性、可驾驶性好；7）低成本，结构简单，可靠性好；8）对发动

抗的改动非常小；9）开发周期短：约8个月；10）匹配范围广：既适用于中重型，也适

用于轻型商用。

过程柱塞电磁阀压力

吸油过程下降开低压

预压油过上升开低压

程

泵油过程上升关上升到高压

泄压过程上升开下降到低压

6凸轴

4,喷油器

喷油器是柴油机燃油供给系中实现燃油喷射的重要部件，其功用是根据柴油机混

合气形成的特点，将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位。

要求

汽车柴油机广泛采用闭式喷油器。这种油器主要由喷油器体、调压装置及喷油嘴等

部分组成。闭式喷油器的喷油嘴是由针阀和针阀体组成的一对精密偶件，其配合间隙仅

为0.002〜0.004mm。为此，在精加工之后，尚需配对研磨，故在使用中不能互换。

一般针阀由热稳定性好的高速钢制造，而针阀体则采用耐冲击的优质合金钢。

孔式喷油器结构

(1)孔式喷油器用于直喷式燃烧室柴油机上，其结构由针阀11和针阀体12构成

的喷油嘴通过拧紧螺母10与喷油器体9紧固在一起。为了保证结合面的密封，针阀体的

上端面与喷油器体的下端面都需经过精细的研磨。调压弹簧7的预紧力通过顶杆8作用

在针阀上，将针阀压紧在针阀体内的密封锥面上，使喷油嘴关闭。调压弹簧的预紧力由

调压螺钉5调节。

(2)针阀的上锥面称作承压锥面，用来承受油压产生的轴向推力，使针阀升起。

针阀下端的锥面，称作密封锥面。

(3)一般喷孔数目为1〜7个，喷孔直径为0.2〜0.5mm。喷孔直径不宜过小，否

则既不易加工，又在使用中容易被积炭堵塞。

(4)工作原理：当柴油机工作时，来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油

器，经进油管接头9和针阀体12内的油道进入喷油嘴内的压力室6。油压作用在针阀的

承压锥面上，产生向上的推力"当此推力超过调压弹要的预紧力时，针阀升起的最大高

度即针阀升程，由喷油器体(或接合座)的下端面限制。当喷油泵停止供油时，喷油嘴

压力室内的油压迅速下降，针阀在调压弹簧的作用下瞬即落座，将喷孔关闭，终止喷

诂。

二、电控泵喷嘴

1.电控泵喷嘴优点

(1)电控时间式；

(2)被控对象为高速电磁阀：

7

（3）电磁阀开启时刻决定喷油提前角；

（4）电磁阀开启持续时间决定供油量；

（5）高压泵、喷油器、电磁阀安装在一个壳体内，没有高压油管，高压系统容积很小,

易产生更高的喷油压力，密封性能好，可靠。

三、高压共轨系统

1.高压共轨（时间压力控制式）的控制特点

1）精确控制喷油时间；

2）精确控制喷油量；

3）喷油压力可柔性调节，以适应不同工况。

4）喷油速率可柔性控制。

5）实现多次喷射。

6）改善动力性、经济性、排放性能、噪声。

2.德国博世高压共就系统

1）电控时间压力式：2）被控对象为2个高速电磁阀；3）喷油器电磁阀开启时刻决

定喷油提前角；4）喷油器电磁阀开启持续时间决定供油量；5）ECU根据轨压传感器的信

息反馈控制喷油泵压力控制电磁阀实现压力控制。

表2代年份最高压力技术应用

第一代1997135(MPa)—轿车

第二代2000145(MPa)改进了高压油泵和喷油器轻型车

第三代2003-160-180加工精度和控制精度更高范围广

2006(MPa)压电喷油器

第四代2008200-250带油压增压器范围广

(MPa)高压油泵产生135MPa的高压油送入共轨，再送入

喷油器，特殊的转换活塞，油压达到250MPa

8

3.日本电装高压共轨喷射系统

(1)喷油系统的组成(2)日本电装高压油泵

柱塞下行柱塞上行柱塞上行

电磁阀OFF电磁阀OFF电磁阀ON

阀开启阀开启阀关闭

柱塞腔进油灶穿的同油柱塞腔压油

9

（3）喷油器

电滋阀OFF,

外阀关闭（密封面A）,

内阀打开（密封面B）,

共轨油压作用于液压活塞，喷油器针阀关

闭,不喷油。

不喷油

电磁阀ON,

外阀打开（密封面A）,

内阀关闭（密封面B）,

共轨油压被密封，液压活塞上方的

液压油被泄掉，喷油器针阀打开，喷油。

电滋阀OFF,

外阀关闭（密封面A）,

内阀打开（密封面B）,

共轨油压作用于液压活塞，喷油器针阀

关闭，停止喷油。

四、压电晶体的特点、压电式共就系统的控制特点

1.压电晶体

正压电效应：当压电晶体被挤压或拉伸变形时，

其两端产生与其形变量成比例的电荷。

逆压电效应：对晶体施加交变电场引起晶体机械变形。

10

2.压电式共轨系统

喷射速率、喷射规律最优化(柔性控电磁阀压电晶体阀响应速度快

制)切换频率高

响应时间G)0.450.1控制精度高

阀芯位移控制精度(um)0.01喷射压力高

最小喷油＞(mm3/st)小于1.5可实现分段

预喷与主喷的最小时间间隔(s)().1喷射

五、奥迪A63.OLTDI柴油机压电式共轨系统

新技术的分享

六、压电喷油器

(1)用压电元件控制油道的喷油器。

结构原理与前述电磁阀控制的喷油器基本；

(2)用压电元件控制针阀升程的喷油器。

利用压电元件直接控制针阀升程来实现喷油。称之为无压力室喷油器(VCO喷油器)。

在直喷式的汽油机和柴油机上均已得到应用。

(3)压电式喷油器高压共轨系统

Bosch压电式共轨系统可降低排放20%,提高功率5%,降低油耗3%,降低噪声3dB。

施加电压方向压电元件喷油器针阀喷油状态

正向膨胀关闭不喷油

反向收缩开启喷油喷

喷油量——针阀升程——ECU施加在压电元件两端的反向电压的大小

11

思政引领

讲一段已经工作的学哥在龙泵的工作和生活，激发爱国情感，同时介绍我区的电控

柒油机技术厂家。

思考题、讨论题、作业

P24/25；智慧树翻转课堂自拟作业

教学后记

教学反思：

这节课采用线上线下结合的方式，先进行线上学习，对于易懂的内容只进行互动测

试，对于重要而基本的知识学生自学自讲，对于重点内容教师讲授，并结合实睑设备进

行知识的巩固和内化，再结合有趣的知识的延展。学生兴趣盎然，积极性很高。

存在的问题：1）日本电装和博世高压共轨在结构上有一定区别，性能上也有区别，

注意分析。2）讲学哥及我国的技术及发展情况，激发民族自豪感，学生们很开心。

12

第六章进排气系统及排放净化装置（第一次课）

授课题目第一节进、排气装・授课类型

第二节排气净化装置

首次授课时间年12月4日学时2

1.知识目标

具备发动机进排气系统、增压系统的相关知识

1）了解发动机进排气系统的发展趋势；

2）掌握进、排气系统的功用和分类；

3）掌握空气滤清器、节气门、进气管、排气管、消声器的类型和结构特点；

4）了解发动机进气系统新技术（谐振进气系统、可变进气系统）的类型和结构特

点；

5）了解增压的定义和类型；

教学目标6）掌握机械增压、废气涡轮增压的结构和工作原理；

7）理解增压压力的调节。

2.能力目标

培养观察能力、综合分析能力、理论联系实际的能力

1）在不同的发动机上，能够找到进排气系统、增压系统的相关部件；

2）能设计较为完善的发动机进气系统。

3.素质目标

我给大家讲我在企业工作时的亲身经历。以各种滤清器的保养方法为例，理论联

系实际，介绍实践发展新经验，引导思考.

重点：排气消声器的功用和类型；废气涡轮增压的工作原理和增压压力的调节

重点与难点

难点：谐振进气系统的作用和原理；增压压力的调节

学习者分析熟悉、掌握了发动机两大机构和燃油系统的结构和工作原理

教学资源自建在线课程（第六章6.1〜6.5）；翻转教学平台学习资源里的文章、视频等

教学方式一课堂

教学方法教学方法一问题式；自学自讲；讨论式；探究式；双语式；互动（包括签到、答

题、头脑风暴、答疑、选择、判断、抢答、随机选人等）

网络线上自学、巩固；

教学手段教室多媒体演示+板书；

实验室现场教学

1

教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）

一、线上学习任务安排（50分钟）

1、学习在线课程（第六章6.1〜6.5和线上第九章）；翻转教学平台学习资源里的文

章、视频等；课前检索了2篇关于发动机进排气系统的文章和下载了3个视频发给学

生：

1）汽车发动机冷知识之谐振进气系统（网络文章）；

2）车用发动机谐振进气系统（论文）；

1）在学习资源里上传3个关于进排气系统及涡轮增压的视频。

2、注意：（1）听课过程中在教材上做出标记；（2）记录出有疑问的地方。

二、课堂教学（50分钟）

按照“在线测试-导学-内容讲授-总结-答疑-作业”的线性顺序开展教学活动。

三、课后拓展

1、在智慧树提交作业；

2、完成下一节课在线学习；

3、完成拓展仁务控制增压压力的最新技术。

课堂教学

・授课思路

（1）发动机进、排气系统的功用、组成及发展趋势；增压的定义和好处；增压的

类型及各种增压系统的优缺点；增压技术的发展等这部分内容先进行线上慕课学习，课

堂上突出重点难点，采用智慧树互动和案例的方式进行知识的巩固；

（2）这次课有5个重要的知识点，采用不同的方法进行。

1）谐振进气系统、可变进气系统的结构和工作原理；

2）废气涡轮增压系统的结构及工作原理；

3）增压压力的调节技术，需要掌握，着重讲解并跟学生互动。

4）着重分析有谐振进气系统、可变进气系统与没有这些系统的不同点，通过小组

讨论，分享加总结。

5）有增压系统与没有增压系统的不同点，通过小组讨论，分享加总结

（3）以一篇论文引发谐振进气系统的讨论；

（4）在讲解基础知识的基础上，讨论该领域的最新技术（谐波进气系统和最新增压

压力调节装置）；

（5）通过我给大家讲我在企业工作时的亲身经历。以各种滤清器的保养方法为例，

理论联系实际，介绍实践发展新经验，引导思考。

・过程设计及时间分配

1、智慧平台测试线上学习的基础知识（10分钟）

2、谐振进气系统、可变进气系统的结构和工作原理（10分钟）（自学自讲+讨论分

享）

2

3、废气涡轮增压系统的结构及工作原理（10分钟）（自学后+交流互动+动画教

学）

4、增压压力的调节技术（5分钟）（讲授+互动）

5、有谐振进气系统、可变进气系统与没有这些系统的不同点（5分钟）（学生思考

+小组讨论+学生回答+教师分析）

6、有增压系统与没有增压系统的不同点（2分钟）（学生思考+小组讨论+学生回

答+教师分析）

7、思政元素的导入（企业的亲身经历）（5分钟）（与学生交流）

8、总结、答疑并布置作业（3分钟）

•讲解要点及各部分具体内容

第六章进排气系统

第一节概述

1.进书系统的功用

尽可能多的和尽可能均匀的向各气缸供给空气和燃油的混合气或纯净的空气。一般

进气系统主要包括空气滤清器和进气歧管。在燃油喷射式发动机中，进气系统还包括空

气流量计或进气管压力传感器，以便对进入气缸的空气量进行计量。

2、组成

空气滤清器、空气滤清器、进气导流管、进气歧管。

第二节进气系统

一、空气滤清器

（一）空气滤清器的功用

空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸。另

外，空气滤清器也有消减气噪声的作用。

（二）空气滤清器的结构

空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。

现在广泛应用于汽车发动机上的空气滤清器仍有多种结构形式。

1、油浴式空气滤清器

这种滤.清器用于在多尘条件下工作的发动机上，如越野车发动机。油浴式空气滤

清器包括滤清器外壳1、滤芯2、密封图3和滤清器盖4等。外壳底部是储油池，其中盛

有一定数量的润滑油。当发动机工作时，环境空气经外壳与滤清器盖之间的狭缝进入滤

清器，并沿着滤芯与外壳之间的环形通道向下流到滤芯底部，再折向上通过滤芯后进入

进气管。当气流转弯时，空气中粗大的杂质被甩入润滑油中被润滑油粘附，细小的杂质

被滤芯滤除。粘附在滤芯上的杂质被气流溅起的泗滑油所冲洗，并随洞滑油一起流回储

油池。油浴式空气滤清器的优点是滤芯清洗后可以重复使用。

2、纸滤式空气滤清器

3

这种纸滤器广泛应用于汽车发动机上。在发动机工作时，空气从滤芯的四周穿过滤

纸进入滤芯中心，随后流入进气管。杂质被滤芯阻留在滤芯外面。

纸滤芯空气滤清汽油重量轻、成本低和滤清效果好等优点。纸滤芯有中干式和湿式

两种。干纸式滤芯可以反复使用。纸滤芯经过浸油处理后即为湿式纸滤芯，其主要优点

是使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效果高。但它不能反复使用，需定期更换。

3、离心式空气滤清器

这种滤清器多用于大型客车上。在许多自卸车或矿山用汽车上还使用离心式与纸滤

芯式相结合的双级空气滤清器。双级空气滤清器的上体是纸滤芯空气滤清器，下体是离

心式空气滤清器。空气首先从滤清器下体14周围的进气孔16进入离心式空气滤清器内

的旋流管21。空气切向的进入旋流管，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，空气则从旋流管顶布的出口经接管22进

入纸滤芯空气滤清器。空气中残存的的细微杂质经纸滤芯8滤除。

（三）空％滤清器进气导流管

在现代轿车上，为了增强发动机的谐振进气效果，空气滤清器进气导流管需要有较

大的容积。但是导流管不能太粗，以保证空气在导流管内有一定的流速。因此，进气导

流管只能做的很长。

二、进气歧管

1、进气歧管结构

对于气道燃油喷射式发动机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气

道。进气歧管必须将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀的分配到各个气缸，为此进

气歧管内气体流道的长度应尽可能相等。为了减小气体流动阻力，提高进气能力，进气

我管的内壁应该光滑。

轿车发动机多用铝合金制造。铝合金进气歧管重量轻、导热性好。气道燃油喷射式

发动机除应用铝合金进气歧管外，近来采用复合塑料进气歧管的发动机日渐增多。这种

进气歧管萤量极轻，内壁光滑，无需加工。分别为节气门体燃油喷射式和气道燃油喷射

式发动机的进气歧管。

2、谐振进气系统

由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此

压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果利用一定长度和直径的进气歧管

或进气导流管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统，并使其自振频率与气门的进气周

期调谐，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压

力波，使进气歧管的压力增高，从而增加进气量。这种效应叫做进气波动效应。谐振进

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气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发

动机转矩。

3、可变进气歧管

为了充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转使进气速度的差

别，从而达到改善发动机经济性及动力性，特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济

性和动力性的目的，要求发动机在高转速、大负荷时装备粗而短的进气歧管；而在中、

低转速和中、小负荷时配用细而长的进气歧管。

(1)一种能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，当发动

机低速运转时，发动机电子控制装置5指令转换阀控制机构4关闭转换阀3,这时空气

经空气滤清器1和节气门2沿着弯曲而又细长的进气歧管流进气缸。细长的进起歧管提

高了进气速度，增强了气流的惯性，使进气量增多。当发动机高速运转时，转换阀开

启，空气经空气滤清器和节气门直接进入粗短的进气歧管。粗短的进气歧管进气阻力

小，也使进气量增多。可变长度进气歧管不仅可以提高发动机的动力性，还由于它提高

了发动机在中、低速运转时的进气速度而增强了气缸内的气流速度，从而改善了燃烧过

程，发动机中、低速的燃油经济性有所提高。

(2)另一种可变进气歧管，其每个歧管都由两个进气通道，一长一短。根据发动机

特速的高低，由旋转阀控制空气经哪一个通道流进气缸。当发动机在中、低速运转时，

旋转阀将短进气通道封闭，空气沿长进气通道经进气道、进气门进入气缸。当发动机高

速运转时，旋转阀使长进气通道一部分短路，将长进气通道也变为短进气通道。这时空

气同时经连个短进气通道进入气缸。

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第三节排气系统

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排气系统的功用：是以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸内的废气排到大气中。

排气系统主要包括排气歧管、排气管和消声器。

一、单排气系统及双排气系统

直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进入排气歧管，再由排气歧

管进入排气管、催化转换器和消声器，最后由排气尾管排到大气中。这种排气系统称作

单排气系统。

V型发动机有两个排气歧管。在大多数装配V型发动机的汽车上，仍采用单排气系

疣，即通过一个叉形管将两个排气歧管连接到一个排气管上。来自两个排气歧管的废气

经同一个排气管、同一个消声器和同一个排气尾管排出。

有的发动机采用两个单排气系统，即每列排气歧管各自都连接着一个排气管、催化

特换器、消声器和排气尾管。这种布置形式称作双排气系统。双排气系统降低了排气系

统内的压力，使发动机排气更为顺畅，气缸中残余的废气较少，因而可以充入更多的空

气-燃油混合气或洁净的空气，发动机的功率和转矩都相应的有所提高。

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二、排气歧管

排气岐管的形状非常重要。为了不使各缸排气相互干扰即不出现排气倒流现象，并

尽可能地利用惯性排气，应该将排气歧管做的尽可能长，而且各缸歧管应该相互独立，

长度相等。

三、消声器

1、排气消声器的功用

就是通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消减排气噪声。

2、结构

消声器用镀铝板或不锈钢板制造。通常消声器由共振室、膨胀室和一组多孔的管子

构成。有的还在消声器内充填研热的吸声材料，吸声为料多为玻摘纤维或石棉。排气经

多孔的管子流入膨胀室和共振室，在此过程中排气不断改变流动方向，逐渐降低和衰减

其压力和压力脉动，消耗其能量，最终使排气噪声得到消减。红旗轿车主消声器的结

均，它包括消声器外壳、内壳、内外隔板和进、出口管等。消声器外壳由双层钢板焊合

而成，其间留有夹层。内壳为波纹状并与外壳的内壁形成排气通道。这种结构有利于声

压的衰减和声波的漫射，可以增进消声的效果。

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消声器安装在催化转换器与排气尾管中间且靠近汽车中心的位置。但有时由于空间

的限制，常把消声器安装在汽车尾部。这时由于消声器温度较低，会有较多的水蒸气在

消声器内凝结为水，使消声器生锈。

红模轿车排气消声器

第四节增压系统

一、概述

1、定义

增压就是将空气预先压缩后再供入气缸，以期提高空气密度，增加进气量的一项技

2、增压的优点

由于进气量增加，可相应地增加循环供油量，从而可以增加发动机的功率。同时，

增压还可以改善燃油经济性。

3、增压的类型

增压有涡轮增压、机械增压和气波增压等三种基本类型。实现空气增压的装置称为

增压器。各种增压类型所用的增压器分别称为涡轮增压器、机械增压器和气波增压器。

(1)机械增压器

机械增压器由发动机共轴经齿轮增速器驱动，或由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带

及电磁离合器驱动。机械增压能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压

效果更好。另外，机械增压器与发动机容易匹配，结沟也比较紧凑。但是，由于驱动增

压器需消耗发动机功率，因此燃油消耗率比非增压发动机略高。

(2)涡轮增压器

涡轮增压器由涡轮机和压气机构成。将发动机排出的废气引入涡轮机，利用废气所

包含的能量推动涡轮机叶轮旋转，并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。

(3)气波增压器

气波增压器中有一个特殊形状的转子，由发动机曲轴带轮经传动带驱动。在转子中

发动机排出的废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压

力。气波增压器结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无需冷却。

与涡轮增压相比，其低速转矩特性好，但是体积大，噪声高，安装位置受到一定的限

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制。目前，这种增压器还只能在低速范围内使用。由于柴油机的最高转速比校低，因此

多用于柴油机上。

二、涡轮增压

（一）分类

1、单涡轮增压

涡轮增压系统分为单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。只有一个涡轮增压器的增压

系统为单涡轮增压系统。涡轮增压系统除涡轮增压器之外，还包括进气旁通阀、排气旁

通阀和排气旁通阀控制装置等。

2、双涡轮增压

六缸汽油喷射式发动机的双涡轮增压系统。其中两个涡轮增压器并列布置在排气管

中，按气缸工作顺序把1、2、3缸作为一组，4、5、6缸作为另一组，每组三个气缸的

琲气驱动一个涡轮增压器。因为三个气缸的排气间隔相等，所以增压器转动平稳。另

外，把三个气缸分成一组还可防止各缸之间的排气干扰。此系统除包括涡轮增压器、进

气旁通阀、排气旁通阀及排气旁通阀控制装置之外，还有中冷器、谐振室和增压压力传

感器等。

（二）涡轮增压器的结构及工作原理

1、结构

车用涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成。增压器轴通

过两个浮动轴承支承在中间体。中间体内有润滑和冷却轴承的油道，还有防止机油漏入

压气机或涡轮机中的密封装置等。

汽车用涡轮增压蠡纺构

1）离心式压气机

离心式压气机由进气道、压气机叶轮、无叶式扩压管及压气机蜗壳等组成。

叶轮包括叶片和轮毂，并由增压器轴带动旋转。当压气机旋转时，空气经进气道进

入压气机叶轮，并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间形成的流道，从叶轮中心流向

叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的增高，然

后进入叶片式扩压管。扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所

升高。即在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。

扩压管分叶片式和无叶式两种。无叶式扩压管实际上是由蜗壳和中间体侧壁所形成

的环形空间。无叶式扩压管构造简单，工况变化对压气机效率的影响很小，适于车用增

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注器。叶片式扩压管是由相邻叶片构成的流道，其扩压比大，效率高，但结构更杂，工

况变化对压气机效率有较大的影响。

蜗壳的作用是收集从扩压管流出的空气，并将其引向压气机出口。空气在蜗壳中继

续减速增压，完成其由动能向压力能转变的过程。压气机叶轮由铝合金精密铸造，蜗壳

也用铝合金铸造。

2）径流式涡轮机

涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械功的装置。径流式涡轮机由蜗壳、喷管、

叶轮和出气道等组成。蜗壳4的进口与发动机排气管相连，发动机排气经蜗壳引导进入

叶片式喷管。喷管是由相邻叶片构成的渐缩形流道。徘气流过喷管时降压、降温、增

速、膨胀，使排气的压力能转变为动能。由喷管流出的高速气流冲击叶轮，并在叶片所

形成的流道中继续膨胀作功，推动叶轮旋转。

3）转子

涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上，构成涡轮增压器转

子。转子以超过100000r/min,最高可达200000r/min的转速旋转，因此，转子的平衡

是非常重要的。增压器轴在工作中承受弯曲和扭转交变应力，一般用韧性好、强度高的

合金钢40Cr或18CrNiWA制造。

4）增压器轴承

增压器轴承的结构是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。现代车用涡轮增压器都采

用浮动轴承。浮动轴承实际上是套在轴上的圆环。圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有

间隙，形成双层油膜。圆环浮在轴与轴承座之间。一般内层间隙为0.05mm左右，外层间

隙大约为0.1mm。轴承壁厚约3〜4.5mm,用锡铅青铜合金制造，轴承表面镀一层厚度约

为0.005〜0.008mm的铅锡合金或金属锢。在增压器工作时，轴承在轴与轴承座中间转

动。

（三）增压压力的调节

1、增压压力的调节装置

在汽车涡轮增压系统中设置进、排气旁通阀。

2、排气旁通阀的工作原理

控制膜盒中的膜片将膜盒分为上、下两个室，上室为空气室经连通管与压气机出口

相通，下室为膜片弹簧室，膜片弹簧作用在膜片上，膜片通过连动杆与排气旁通阀连

接。当压气机出口压力，也就是增压压力低于限定值时，膜片在膜片弹簧的作用下上

移，并带动连动杆将排气旁通阀关闭：当增压压力超过限定值时，增压压力克服膜片弹

黄力，推动膜片下移，并带动连动杆将排气旁通阀打开，使部分排气不经过涡轮机直接

琲放到大气中，从而达到控制增压压力及涡轮机转速的目的。有些发动机上，排气旁通

阀的开闭由电控单元控制的电磁阀操纵。

思政引领

干滤芯怎么保养？

我给大家讲我在企业工作时的亲身经历。以各种滤清器的保养方法为例，理论联系

实际，介绍实践发展新经验，引导思考。

思考题、讨论题、作业

P24/25；智慧树翻转课堂自拟作业

教学后记

教学反思：

这节课采用线上线下结合的方式，先进行线上学习，对于易懂的内容只进行互动测

试，对于重要而基本的知识学生自学自讲，对于重点内容教师讲授，并结合实验设备进

行知识的巩固和内化，再结合有趣的知识的延