第五章第五章 发动机的进、排气系统发动机的进、排气系统 学习目标n1.了解进、排气系统的功用；n2.掌握轿车空气滤清器、消声器结构特点；n3.理解曲轴箱通风工作原理，废气再循环装置工作过程；n4.了解机外净化采用的催化反应器净化原理；n5.理解废气涡轮增压工作原理；n6.掌握涡轮增压器结构；n7.了解气波增压、机械增压工作特点；n8.了解带放气阀的涡轮增压系统调整过程 n进、排气系统是在内燃机工作循环时，不断将新鲜空气或可燃混合气送入燃烧室，又将燃烧后的废气排到大气中 n5.2.1 进、排气管n功用：清除空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环的磨损 2 2、空气滤清器类型、空气滤清器类型油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器纸滤芯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离心式及复合式空气滤清器 1 1）油浴式空气滤清器）油浴式空气滤清器盖盖滤芯滤芯外壳外壳•用于在多尘条件用于在多尘条件下工作的发动机下工作的发动机上上•滤芯多为金属丝滤芯多为金属丝清洗后可重复使清洗后可重复使用用 • 油浴式空气滤清器滤清过程油浴式空气滤清器滤清过程滤清器盖滤清器盖滤滤芯芯外壳外壳机油机油 2 2）纸滤芯空气滤清器）纸滤芯空气滤清器干式纸滤芯干式纸滤芯可反复使用，恶劣环可反复使用，恶劣环境下工作不可靠，一境下工作不可靠，一般维护周期为般维护周期为50005000～～10000km 10000km 湿式纸滤芯湿式纸滤芯使用寿命长、吸附杂使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效质的能力强和滤清效果好，但不能反复使果好，但不能反复使用，需定期更换用，需定期更换 广泛用于汽车发动机上广泛用于汽车发动机上 碟形螺母滤芯滤芯进气导进气导流管流管金属金属网网滤滤纸纸•纸滤芯空气滤清器结构纸滤芯空气滤清器结构 3 3）离心式及复合式空气滤清器）离心式及复合式空气滤清器•多用于大型货车多用于大型货车上上•湿式滤芯滤清效湿式滤芯滤清效率较高但需定期率较高但需定期更换更换•布置有能使空气布置有能使空气旋转的装置旋转的装置 ２、进气歧管２、进气歧管1 1、功用、功用将空气将空气- -燃油混合气或燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸分配到各个气缸 2 2、要求、要求进气歧管内气体流道的长进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等度应尽可能相等减气体流动阻力，提高进减气体流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内壁气能力，进气歧管的内壁应该光滑应该光滑 3 3、进气歧管类型、进气歧管类型•用于化油器式用于化油器式/ /节节气门体式发动机气门体式发动机多多用铝合金用铝合金轻导热轻导热• 用于气道燃油喷用于气道燃油喷射式发动机射式发动机可用复可用复合塑料合塑料 5.2.2 排气消声器n功用：消减排气噪声和消除废气中的火焰及火星。
n原理：消声器通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力脉动，使排气能量耗散殆尽 系统组成系统组成主消声器主消声器排气尾管排气尾管催化转催化转换器换器后排气管后排气管副消声器副消声器排起歧排起歧管管 排气歧管排气歧管材料材料 铸铁、球墨铸铁铸铁、球墨铸铁不锈钢不锈钢形状形状 排气歧管应长，排气歧管应长，各缸歧管应相互各缸歧管应相互独立，长度相等独立，长度相等 5.2.3 排气的净化装置n发动机排气净化的方式可分为两大类：n①机内净化；n②机外净化 一、汽油机排气的净化n（一）机内净化措施 n1、改善可燃混合气品质 na、进气自动调温装置 nb、废气再循环系统 n2、改善燃烧状况 n3、使用低污染燃料 n（二）机外净化措施 n1、二次空气喷射系统 n2、催化转化器 n3、强制式曲轴箱通风系统 n4、汽油蒸发控制系统 二、柴油机排气的净化n1、废气再循环系统 n2、改进燃烧系统 n 统一式燃烧室→分隔式燃烧室 n3、改进供给系 喷油正时、喷油速率、孔径与孔数、预喷射、气流 n4、改变燃料性质 天然气、添加剂、乳化油 n5、进气管喷水、进气管加水汽 n6、采用增压技术 n7、高压共轨系统 n8、柴油机微粒滤清器 预热装置的作用及类型预热装置的作用及类型 汽车在冬季使用时，因气温较低，活塞压缩行程之后，空气（或可燃混合气）的温度较低，发动机着火困难，加之低温时润滑油粘度大，起动阻力大，发动机起动更加困难。
为保证低温条件下迅速可靠地起动发动机，在多数柴油机和少数汽油机上设有低温起动预热装置，以提高进入气缸的空气（或可燃混合气）的温度进气预热的类型有集中预热和分缸预热两种，集中式预热装置安装在发动机的进气管上，分缸预热装置安装在各气缸内或进气岐管上汽油机和一部分柴油机的预热采用集中式，分缸式预热装置一般用在柴油机上 5.3 发动机的增压n所谓的增压就是增加进入汽缸内的空气密度增压的最大优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力，一般而言，加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%至30% n增压器由发动机曲轴通过齿轮增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等或链条等)直接驱动直接驱动 ，机械增压压气机除离心式压，机械增压压气机除离心式压气机外还有罗茨式压气机气机外还有罗茨式压气机 机械增压机械增压机械增压器机械增压器1）齿轮增速器）齿轮增速器驱动驱动2）传动带及电磁）传动带及电磁离合器驱动离合器驱动齿轮齿轮增速增速器器增压增压器器空空气气增压增压器器电电磁磁离离合合器器 机械增压器机械增压器（罗茨式压气机）（罗茨式压气机）电磁离合器电磁离合器转转子子齿齿轮轮壳壳体体•组成：组成：转子、转子、转子轴、传动转子轴、传动齿轮、壳体、齿轮、壳体、后盖后盖•前装前装电磁离电磁离合器及电磁离合器及电磁离合器带轮合器带轮 •转子转子 曲轴经传动带、电磁离合器驱动其中的一个转子，曲轴经传动带、电磁离合器驱动其中的一个转子，而另一个转子由传动齿轮带动与其同步旋转而另一个转子由传动齿轮带动与其同步旋转•二叶转子二叶转子•三叶转子三叶转子 •罗茨式压气机工作原理罗茨式压气机工作原理 当转子旋转时，空气从压气机入口吸入，在当转子旋转时，空气从压气机入口吸入，在转子叶片的推动下空气被加速，然后从压气机转子叶片的推动下空气被加速，然后从压气机出口压出。
出口压出 n利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩这种系统低速增压性能好、加速性好、工况范围大；但尺寸大、笨重和噪声大 气波增压气波增压气波增压器气波增压器进气管进气管转动带转动带排气管排气管气波增压器气波增压器转子转子•由曲轴经传动由曲轴经传动带驱动带驱动气波增气波增压器转子，压器转子，利利用用排气压力波排气压力波使空气受到压使空气受到压缩，以提高进缩，以提高进气压力气压力 n1.废气涡轮增压器工作原理；•利用利用废气涡轮机废气涡轮机，，带动与其带动与其同轴安同轴安装的压气机装的压气机叶轮叶轮工作，新鲜空气工作，新鲜空气在压气机内增压在压气机内增压后进入气缸后进入气缸 •离心式压离心式压气机气机•径流式涡径流式涡轮机轮机•中间体中间体压气机压气机增压器轴增压器轴涡轮机涡轮机 ３、增压压力调节３、增压压力调节进气进气旁通阀旁通阀排气排气旁通阀旁通阀•在涡轮增在涡轮增压系统中都压系统中都设有设有进气旁进气旁通阀和排气通阀和排气旁通阀旁通阀，用，用以控制增压以控制增压压力压力 •排气旁通阀及其控制装置排气旁通阀及其控制装置排气排气旁通阀旁通阀膜盒膜盒压气机压气机排气管排气管涡轮机涡轮机•结构：结构：膜盒分左膜盒分左右室，右室连压右室，右室连压气机出口，左室气机出口，左室在有弹簧膜片上。
在有弹簧膜片上膜片经杆连排气膜片经杆连排气旁通阀 •当压气机出口压力当压气机出口压力低，膜片在膜片弹簧低，膜片在膜片弹簧作用下移向右室，使作用下移向右室，使排气旁通阀关排气旁通阀关•当增压压力高，膜当增压压力高，膜片左移，排气旁通阀片左移，排气旁通阀开，部分排气直接排开，部分排气直接排入大气入大气•从而控制增压压力从而控制增压压力及涡轮机转速及涡轮机转速排气排气旁通阀旁通阀膜盒膜盒压气机压气机排气管排气管涡轮机涡轮机•排气旁通阀工作原理排气旁通阀工作原理 ４、涡轮增压器的润滑及冷却４、涡轮增压器的润滑及冷却机油机油进口进口机机油油出出口口冷却液冷却液进口进口冷却液冷却液出口出口水水套套•润滑：润滑：机油自主油机油自主油道，进入增压器，道，进入增压器，润滑和冷却增压器润滑和冷却增压器轴和轴承后返回轴和轴承后返回油底壳油底壳•冷却：冷却：涡轮机侧设涡轮机侧设置冷却水套，并用置冷却水套，并用软管与发动机的冷软管与发动机的冷却系统相通却系统相通 ５、涡轮增压发动机的优缺点、涡轮增压发动机的优缺点n优点：增加效率高于机械增压 缺点：发动机动力输出略滞后于油门的开启，加大油门后一般需要等片刻，稍后发动机会有很大的动力爆发。