第5章發(fā)動機之進排氣系統(tǒng)

第5章進排氣系統(tǒng)與排氣凈化裝置

2/5/20231北京郵電大學自動化學院進氣系統(tǒng)組成空氣濾清器進氣歧管空氣濾清器進氣支管空氣流量計2/5/20232北京郵電大學自動化學院提供清潔新鮮空氣提供合適濃度的混合氣進氣均勻充分地分配到各個氣缸進氣系統(tǒng)的功用2/5/20233北京郵電大學自動化學院空氣濾清器1.功用濾除空氣中的雜質(zhì)或灰塵，讓潔凈的空氣進入氣缸削減進氣噪聲2/5/20234北京郵電大學自動化學院2.空氣濾清器類型油浴式空氣濾清器紙濾芯空氣濾清器離心式及復合式空氣濾清器2/5/20235北京郵電大學自動化學院油浴式空氣濾清器2/5/20236北京郵電大學自動化學院紙濾芯空氣濾清器干式紙濾芯可反復使用，惡劣環(huán)境下工作不可靠，一般維護周期為5000～10000km

濕式紙濾芯使用壽命長、吸附雜質(zhì)的能力強和濾清效果好，但不能反復使用，需定期更換廣泛用于汽車發(fā)動機上2/5/20237北京郵電大學自動化學院碟形螺母濾芯進氣導流管金屬網(wǎng)濾紙紙濾芯空氣濾清器結(jié)構(gòu)2/5/20238北京郵電大學自動化學院離心式及復合式空氣濾清器應用：多用于大型貨車上

工作原理：空氣首先從濾清器下部周圍的進氣孔進入離心式空氣濾清器內(nèi)的旋流管。由于空氣切向地進入旋流管，因此在旋流管內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運動。在離心力的作用下，空氣中的大部分灰塵被甩向旋流管壁，空氣則從旋流管頂部的出口經(jīng)接管進入紙濾芯空氣濾清器?？諝庵袣埓娴募毼㈦s質(zhì)經(jīng)紙濾芯濾除。2/5/20239北京郵電大學自動化學院空氣濾清器進氣導流管和諧振器增強諧振進氣效果要有較大的容積保證空氣有一定流速空氣濾清器后導流管諧振室前導流管橡膠波紋管

2/5/202310北京郵電大學自動化學院進氣歧管功用將空氣-燃油混合氣或潔凈空氣盡可能均勻地分配到各個氣缸要求進氣歧管內(nèi)氣體流道的長度應盡可能相等減氣體流動阻力，提高進氣能力，進氣歧管的內(nèi)壁應該光滑2/5/202311北京郵電大學自動化學院2/5/202312北京郵電大學自動化學院組成：進氣支管或進氣導流管與一定容積的諧振室進氣波動效應：特定轉(zhuǎn)速，壓力波，增加進氣量。特點

①工作可靠，成本低；②增加特定轉(zhuǎn)速下的進氣量和轉(zhuǎn)矩諧振進氣系統(tǒng)2/5/202313北京郵電大學自動化學院功用利用進氣波動效應和盡量縮小發(fā)動機在高、低速運轉(zhuǎn)時進氣速度的差別要求發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、大負荷時裝備粗短的進氣歧管在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負荷時配用細長的進氣歧管可變進氣歧管2/5/202314北京郵電大學自動化學院可變進氣歧管類型1）可變長度進氣歧管根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的變化而自動改變有效長度的進氣歧管轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)電子控制裝置節(jié)氣門低速高速2/5/202315北京郵電大學自動化學院2）雙通道可變進氣岐管

中、低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)閥噴油器進氣道2/5/202316北京郵電大學自動化學院發(fā)動機排氣系統(tǒng)功用減小阻力和降低噪聲，排廢氣單排氣系統(tǒng)雙排氣系統(tǒng)排氣管（包括排氣歧管、總管等）催化轉(zhuǎn)換器排氣消聲器類型組成2/5/202317北京郵電大學自動化學院排氣系統(tǒng)類型排氣尾管消聲器催化轉(zhuǎn)換器排氣歧管叉形管連通道單排氣系統(tǒng)雙排氣系統(tǒng)2/5/202318北京郵電大學自動化學院單排氣系統(tǒng)組成主消聲器排氣尾管催化轉(zhuǎn)換器后排氣管副消聲器排起歧管2/5/202319北京郵電大學自動化學院排氣歧管材料

鑄鐵、球墨鑄鐵不銹鋼形狀

排氣歧管應盡可能長，各缸歧管應相互獨立，長度相等。

2/5/202320北京郵電大學自動化學院消聲器2/5/202321北京郵電大學自動化學院功用降低壓力、衰減脈動以消除排氣噪聲材料鍍鋁鋼板、不銹鋼板組成由共振室、膨脹室、管子和、吸聲材料工作原理排氣經(jīng)過管子流入膨脹室，排氣不斷改變流動方向，使噪聲得到削減2/5/202322北京郵電大學自動化學院汽車排污來源排氣管排出的廢氣（CO、HC、NOx和顆粒）汽油蒸汽的揮發(fā)（以HC為主）曲軸箱竄氣（以HC為主

）2/5/202323北京郵電大學自動化學院催化轉(zhuǎn)換器功用：利用催化劑的作用將排氣中CO、HC、Nox轉(zhuǎn)換為對人體無害的氣體。

2/5/202324北京郵電大學自動化學院氧化催化轉(zhuǎn)換器將排氣中的CO和HC氧化為CO2和H2O，以二次空氣作為氧化劑

三效催化轉(zhuǎn)換器以排氣中的CO和HC作為還原劑，把NOx還原為氮（N2）和氧O2），而CO和HC在還原反應中被氧化為CO2和H2O催化轉(zhuǎn)換器類型2/5/202325北京郵電大學自動化學院排氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）功用把排出的廢氣回送到進氣管，與新鮮混合氣一起再次進入氣缸，減少了NOx的生成量。

排氣管進氣管EGR閥2/5/202326北京郵電大學自動化學院強制曲軸箱通風系統(tǒng)（PCV）空氣濾清器曲軸箱PCV閥功用防止曲軸箱氣體排放到大氣中組成空氣濾清器、空氣軟管曲軸氣體軟管、PCV閥2/5/202327北京郵電大學自動化學院2/5/202328北京郵電大學自動化學院2/5/202329北京郵電大學自動化學院PCV閥工作過程發(fā)動機不工作怠速或減速部分節(jié)氣門開度發(fā)動機大負荷2/5/202330北京郵電大學自動化學院汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)功用：將汽油蒸氣收集和儲存在碳罐內(nèi)，送到氣缸內(nèi)燒掉組成：碳罐、氣液分離器氣缸氣液分離器碳罐浮子室2/5/202331北京郵電大學自動化學院汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)工作原理2/5/202332北京郵電大學自動化學院發(fā)動機增壓系統(tǒng)2/5/202333北京郵電大學自動化學院發(fā)動機增壓功用增壓將空氣預先壓縮后供入氣缸，以提高空氣密度、增加進氣量功用進氣量增加，可增加循環(huán)供油量，從而可增加發(fā)動機功率可以改善燃油經(jīng)濟性可以得到良好的加速性2/5/202334北京郵電大學自動化學院發(fā)動機增壓類型機械增壓渦輪增壓氣波增壓與發(fā)動機容易匹配，結(jié)構(gòu)緊湊，但燃油消耗率高經(jīng)濟性好，排放少噪聲低，但順態(tài)響應差，低速加速性差低速轉(zhuǎn)矩特性好，但體積大，噪聲高2/5/202335北京郵電大學自動化學院1.機械增壓機械增壓器1）齒輪增速器驅(qū)動2）傳動帶及電磁離合器驅(qū)動齒輪增速器增壓器空氣增壓器電磁離合器2/5/202336北京郵電大學自動化學院機械增壓器（羅茨式壓氣機）

2/5/202337北京郵電大學自動化學院2.渦輪增壓渦輪增壓器（Turbo）渦輪機排氣管壓氣機進氣管利用廢氣渦輪機，帶動與其同軸安裝的壓氣機葉輪工作，新鮮空氣在壓氣機內(nèi)增壓后進入氣缸2/5/202338北京郵電大學自動化學院2/5/202339北京郵電大學自動化學院3.氣波增壓氣波增壓器進氣管轉(zhuǎn)動帶排氣管氣波增壓器轉(zhuǎn)子由曲軸經(jīng)傳動帶驅(qū)動氣波增壓器轉(zhuǎn)子，利用排氣壓力波使空氣受到壓縮，以提高進氣壓力2/5/202340北京郵電大學自動化學院2/5/202341北京郵電大學自動化學院4.復合增壓機械增壓與渦輪增壓適當結(jié)合串聯(lián)復合增壓并聯(lián)復合增壓空氣先渦輪增壓，中冷器降溫，再機械增壓

主要用于高增壓發(fā)動機上由機械增壓和渦輪增壓同時供給增壓空氣低速主要靠機械增壓，而在高速主要靠渦輪增壓2/5/202342北京郵電大學自動化學院汽油機增壓發(fā)展1.汽油機增壓比柴油機增壓困難原因1）汽油機增壓后爆燃傾向增加2）增壓后汽油機和渦輪增壓器熱負荷大3）汽油機，轉(zhuǎn)速和功率范圍寬廣，致使渦輪增壓器與汽油機的匹配相當困難4）渦輪增壓汽油機的加速性較差2/5/202343北京郵電大學自動化學院2.汽油機增壓的改進1）電噴汽油機增壓，克服了化油器式發(fā)動機與渦輪增壓器匹配的困難2）應用點火提前角自適應控制，來克服由于增壓而增加的爆燃傾向3）對增壓后的空氣進行中間冷卻，提高功率、降低油耗、降低熱負荷和減輕爆燃4）采用增壓壓力調(diào)節(jié)裝置2/5/202344北京郵電大學自動化學院渦輪增壓系統(tǒng)單渦輪增壓系統(tǒng)一個渦輪增壓器雙渦輪增壓系統(tǒng)兩個渦輪增壓器并列布置2/5/202345北京郵電大學自動化學院單渦輪增壓系統(tǒng)空氣濾清器壓氣機渦輪機中冷器節(jié)氣門進氣旁通閥排氣旁通閥2/5/202346北京郵電大學自動化學院中冷器的工作2/5/202347北京郵電大學自動化學院雙渦輪增壓系統(tǒng)空氣濾清器中冷器增壓器增壓器噴油器火花塞2/5/202348北京郵電大學自動化學院渦輪增壓器離心式壓氣機徑流式渦輪機中間體壓氣機增壓器軸渦輪機2/5/202349北京郵電大學自動化學院增壓壓力調(diào)節(jié)進氣旁通閥排氣旁通閥在渦輪增壓系統(tǒng)中都設有進氣旁通閥和排氣旁通閥，用以控制增壓壓力2/5/202350北京郵電大學自動化學院排氣旁通閥及其控制裝置排氣旁通閥膜盒壓氣機排氣管渦輪機結(jié)構(gòu)：膜盒分左右室，右室連壓氣機出口，左室在有彈簧膜片上。膜片經(jīng)桿連排氣旁通閥。2/5/202351北京郵電大學自動化學院當壓氣機出口壓力低，膜片在膜片彈簧作用下移向右室，使排氣旁通閥關(guān)當增壓壓力高，膜片左移，排氣旁通閥開，部分排氣直接排入大氣從而控制增壓壓力及渦輪機轉(zhuǎn)速排氣旁通閥工作原理2/5/202352北京郵電大學自動化學院渦輪增壓器的潤滑及冷卻機油進口機油出口冷卻液進口冷卻液出口水套潤滑：機油自主油道，進入增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸承。后返回油底殼冷卻：渦輪機側(cè)設置冷卻水套，并用軟管與