《清华大学_课件_汽车构造I(6)_进排气系统、增压系统和排放控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《清华大学_课件_汽车构造I(6)_进排气系统、增压系统和排放控制（141页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 Department of Automotive Engineering Tsinghua UniversityTsinghua University汽车构造I （6）汽车构造汽车构造I I （6 6）清华大学汽车工程系赵雨东主要内容和学时安排? ?汽车发动机基本知识汽车发动机基本知识汽车发动机基本知识 （4 4 4学时）学时）学时）? ?发动机机体（发动机机体（发动机机体（2 2 2学时）学时）学时）? ?曲柄连杆机构（曲柄连杆机构（曲柄连杆机构（3 3 3学时）学时）学时）? ?气门机构（气门机构（气门机构（3 3 3学时）学时）学时）?进排气、增压系统及 排放控制装置（3学时）?汽油机
2、燃油供给系统 （4学时）?柴油机燃油供给系统（4 学时）?汽油机点火系统（2学时）?发动机冷却系统（2学时）?发动机润滑系统（2学时）?发动机起动系统与电源 （1学时）?发动机管理系统（2学时）Jaguar_S-Type_2.7D_2004Porsche Boxster 2005BMW 335i Coupe 2007进排气、排放控制和增压系统?进气系统?排气系统?增压系统?排放控制装置进气系统 功用和组成（1）?功用?向各缸提供可燃混合气（化油器或单点喷射汽油机） 或纯净空气（多点喷射汽油机、缸内直喷汽油机、 柴油机）；?尽可能多；?尽可能均匀。?组成?空气滤清器、 节气门组件、进气歧管?空气
3、流量计（有些多点喷射汽油机）?谐振器（有些发动机进气系统采用，为增加进气量）进气系统 功用和组成（2）空气滤清器进气歧管节气门组件空气流量计Santana 2000Mazda RX-8（转子发动机）VW Touareg V8进气系统空气滤清器（1）?空气滤清器?滤除进入 发动机的 空气中的 杂质和灰 尘。?按结构分： 油浴式、 纸滤芯式、 离心式、 复合式外壳滤芯密封圈滤清器盖蝶型螺母油浴式空滤器滤清器盖滤芯进气系统空气滤清器（2）?油浴式空气滤清器?外壳底部储油池， 气流进入急转弯时 其中的粗大杂质甩 入机油粘附。?细小杂质被滤芯滤 除。?滤芯多用金属丝制 成，清洗后可重复 使用。?用于多尘
4、环境下工 作的发动机。进气系统空气滤清器（3）?纸滤芯空气滤清器?滤芯为微孔滤纸制 成?有滤网和固定支承?结构简单，滤清效 率高?需定期更换?用于乘用车和轻型 货车上壳体纸滤芯下壳体 进气 组件进气系统 空气滤清器（4）?离心及复合式空 气滤清器?离心式及复合式 空滤器用于重型 货车?空气在旋流管内 产生高速旋转运 动，大部分灰尘 在离心力作用下 甩向旋流管壁， 落入集灰盘。卡 簧纸 滤 芯上 盖螺 母密 封 垫密 封 圈 上体出气口进气口密封圈密封圈旋流管 下体集灰盘旋流管 导向面卡箍进气系统节气门（1）碳罐脱附 电磁阀EGR阀节气门?用于控制进入汽 油机的空气量?两种?传统节气门机 械式，
5、通过拉线 与驾驶员加速踏 板相联?电动节气门进气系统节气门（2）怠速油道怠速空气孔 怠速空气量孔怠速量孔怠速喷孔过渡喷孔怠速调 整螺钉?化油器供油系 统?混合气控制?怠速控制进气系统节气门（3）怠速执行器加速踏板ECU输 入 信 号?电控燃油喷 射，机械式节 气门?节气门位置传 感器?怠速执行器： 调整怠速空气 旁通通路截面 积，从而控制 怠速转速怠速执行器节气门位置传感器进气系统节气门（4）?电控燃油喷射，电动节气门?节气门组件?节气门?驱动节气门的直流电机?节气门角位置传感器?ECU根据加速踏板位置和发动机运行状态计算节气门 开度，并控制直流电机使节气门达到需要的角位置节 气 门节气门 驱
6、动电 机节气门 位置传 感器传 感 器执 行 器ECU加速踏 板传感 器加速踏 板组件发动机ECU节气门组件进气系统进气歧管（1）?节气门体后至气缸 进气道的进气通路。?将混合气（化油器、 单点）或空气（多 点、柴油机）分配 到各缸。?合金铸铁、铝合金、 工程塑料制成。?形状多种多样。进气Santana 2000进气系统进气歧管（2）VW Golf 1.6L FSIFiat Punto Dynamics 2003进气系统进气歧管（3）BMW 760Li E66进气系统进气歧管（4）Maserati 2.0 Coupe进气系统进气歧管（5）?可变进气歧管?进气管谐振（调谐）： 进气过程中，活塞下
7、行 运动使进气管内产生膨 胀波，该膨胀波将在进 气管开口端反射，然后 产生正向压力波向气缸 传播。在合适条件下 （转速、进气管粗细、 长度），此压力波可使 得进气过程结束时，进 气门处压力高于正常进 气压力。从而充气系数 可以提高。进气调谐管谐振腔进气系统进气歧管（6）进气调谐管谐振腔?充分利用进气波动效 应，缩小发动机高速、 低速工作时进气速度 的差别，采用可变进 气管长度。?高速时，进气管短而 粗；低速时，进气管 长而细。?结构型式多样，用电 控阀门实现。进气系统进气歧管（7）稳压室谐振腔控制阀控制阀Vauxhall4000 r/min进气系统进气歧管（8）稳压室低速进气管高速进气管控制阀
8、控制阀节气门3800 r/min进气系统进气歧管（9）控制阀 控制阀3800 r/minNissan进气系统进气歧管（10）Audi控制阀控制阀进气 总管低速进气管进气系统进气歧管（11）BMW V8进排气、排放控制和增压系统? ?进气系统进气系统进气系统?排气系统?增压系统?排放控制装置排气系统组成（1）?单排气系统排气歧管氧传感器三效催化转换器氧传感器消声器排气尾管后排气管排气系统组成（2）Audi A3温度传感器NOx传感器NOx催化转换器催化转换器氧传感器排气系统组成（3）?双排气系统（用于V型机）排气歧管催化转换器后排气管消声器Ford Mustang排气系统组成（4）Mercede
9、sBenz SL500Polo 1.4L排气系统排气歧管（1）BWM 3?铸铁或不 锈钢制 成；?形状重 要，应避 免各缸排 气相互干 扰和排气 倒流；且 各缸支管 应相互独 立，长度 相等排气系统排气歧管（2）BWM 3排气系统排气歧管（3）Cadillac V16BWM 1.8L Valvetronic排气系统排气歧管（4）Mazda 3排气系统排气歧管（5）Ford FR100 Panel Truck with Cammer engine排气系统排气歧管（6）排气系统消声器（1）吸收式 ?排气有能量， 排气压力脉 动；?消声器通过逐 渐降低排气压 力，衰减排气 压力脉动，从 而耗散排气能
10、 量，削减排气 噪声。?结构型式?吸收式?反射式反射式排气系统消声器（2）?实际采用的消声器是各种结构型式的组合吊架共振室穿孔管排气系统消声器（3）进排气、排放控制和增压系统? ?进气系统进气系统进气系统? ?排气系统排气系统排气系统?增压系统?排放控制装置增压系统概述?增压作用?将空气预先压缩然后再供入气缸，以提高空气密度， 增加进气量，从而可相应增加循环供油量，提高发动 机功率。?两种增压方式?废气涡轮增压?机械增压?车用发动机多用废气涡轮增压增压系统废气涡流增压（1）?系统组成?涡轮增压器?增压压力控制装置?中冷器?原理?高温废气通过增压 器的涡轮机，推动 叶轮旋转，并带动 与涡轮机同轴
11、安装 的空气压缩机工作。 新鲜空气经压缩机 增压后进入气缸。VW Golf GT 2005Jaguar_S-Type_2.7D_2004Jaguar_S-Type_2.7D_2004增压系统废气涡流增压（2）?增压器结构?轴承壳体（中 间体）?压缩机?涡轮机?增压压力控制 装置?起润滑、冷却 作用的机油通 路压缩机 壳体压缩机 叶轮涡轮机 壳体转子轴承 壳体Renault Vel Satis 2001Renault_Clio_1.5_dCi_200增压系统废气涡流增压（3）?增压压力控制?增压器的特性与发动机不 匹配，需对控制增压压力。?旁通控制?根据进气歧管压力，通过 排气旁通阀控制增压压力
12、。?增压压力直接作用于控制 膜盒，使排气旁通阀打开 或关闭。?电控ECU根据增压压力， 命令电动驱动器使排气旁 通阀启闭。涡轮机叶轮压气机叶轮排气旁通阀进气旁通阀进空气到气缸进废气排气旁通阀 控制装置废气正常工作增压压力过大 排气旁通阀开启电磁阀增压压力 控制阀排气旁 通阀 旁通 通路压气机涡轮机?ECU根据增压压 力，给脉冲阀信 号，调整加在增 压压力控制阀上 的压力，从而使 排气旁通阀的开 度变化。增压控制.swf增压系统废气涡流增压（4）?可变涡轮喷嘴截面?Variable Turbine Geometry (VTG)?调节涡轮进口导向叶片的角度来改变涡轮喷嘴的截 面大小，改变冲击涡轮叶
13、片的废气速度，从而改变 涡轮转速。?气压室压力电控?目前只用于柴油机，因汽油机排温过高，导流叶片 热应力过大。涡 轮导流 叶片调 整 环调 整 杆气 压 室较高的增压压力较低的增压压力导流叶片调整环调整拉杆Audi A8 4.0L TDI导流叶片调整环调整拉杆气压室增压系统废气涡流增压（5）?可变套筒涡轮?Variable Sleeve Turbine（VST）?废气采用双通道进入涡轮机。用轴向可移动的套筒可 调整冲击涡轮叶片的废气流速以及废气量。?套筒位置由气压室控制，气压室ECU控制。?用于小型发动机废气流速高废气流速低废气流速低，旁通通路开启增压系统机械增压（1）?压气机由发动机驱动?罗
14、茨式（Roots Type）压气机增压系统机械增压（2）小负荷稳定转速大负荷加速增压系统机械增压（3）?增压压力控制 空 滤 器喷油器 中 冷 器罗茨式 增压器Volkswagen Golf GT 2005增压系统中冷器?空气增压后温度升高，密度降低，会削弱增压效 果，并引起汽油机爆燃，有必要对增压后的空气 进行冷却。?用中冷器冷却增压后的空气。空滤器中冷器涡轮增压器AUDI A4 FSI 2.0L涡轮增压汽油机（两级中冷）中冷器中冷器进排气、排放控制和增压系统? ?进气系统进气系统进气系统? ?排气系统排气系统排气系统? ?增压系统增压系统增压系统?排放控制装置排放控制装置?有害排放物?排放
15、控制措施?曲轴箱强制通风?废气再循环?催化转换器?汽油机二次空气喷射?汽油机蒸发污染控制?柴油机微粒捕集器?柴油机NOx的SCR排放控制装置有害排放物（1）?CO：不完全燃烧产物，无臭无味，有毒?NOx：产生于燃烧室高温富氧环境中，有毒?HC：包括未燃和未完全燃烧的燃油和机油蒸气， 在阳光照射下与NOx形成光化学烟雾，有害?微粒：主要指柴油机排气中的碳烟?世界各国都制定了限制汽车排放有害物的法规和 标准?汽车发动机必须采用排放控制装置，才能满足排 放控制法规和标准的要求排放控制装置有害排放物（2）汽油机排放物成分柴油机排放物成分排放控制装置?有害排放物?排放控制措施?曲轴箱强制通风?废气再循环
16、?催化转换器?汽油机二次空气喷射?汽油机蒸发污染控制?柴油机微粒捕集器?柴油机NOx的SCR排放控制装置控制措施（1）?机内措施减少有害排放生成?发动机设计、混合气形成、燃烧系统?机内控制（废气再循环）?机外措施?对已产生的污染物进行处理排放控制装置控制措施（2）?汽油机?曲轴箱强制通风?废气再循环?二次空气喷射?燃油蒸发污染控制 系统?催化转换器?柴油机?废气再循环?微粒捕集器?催化转换器排放控制装置?有害排放物?排放控制措施?曲轴箱强制通风?废气再循环?催化转换器?汽油机二次空气喷射?汽油机蒸发污染控制?柴油机微粒捕集器?柴油机NOx的SCR排放控制装置催化转换器（1）?利用金属铂、钯或铑作催化剂，将排气中的CO、 HC和NOx转化为无害气体（H2O、CO2、N2）?氧化型：使HC、CO氧化，目前极少用；?三效催化转换器：同时降低排气中的CO、HC和 NOx?NOx吸附型催化转换器：用于稀燃发动机排放控制装置催化转换器（2）?三效催化转换器?NOx被
