第8章進氣和排氣系統(tǒng)

1、進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng) 8.1排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng) 8.2進氣增壓系統(tǒng)進氣增壓系統(tǒng) 8.3進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng) 8.1進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng) 8.1進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng) 8.1 進排氣系統(tǒng)是在發(fā)動機運轉時，將空進排氣系統(tǒng)是在發(fā)動機運轉時，將空氣或可燃混合氣送入氣缸，又將各氣缸燃氣或可燃混合氣送入氣缸，又將各氣缸燃燒后的廢氣經(jīng)消聲后排到大氣中的裝置。燒后的廢氣經(jīng)消聲后排到大氣中的裝置。 為了使發(fā)動機正常運轉，應盡可能地為了使發(fā)動機正常運轉，應盡可能地減少進氣和排氣的阻力，清潔進入氣缸的減少進氣和排氣的阻力，清潔進入氣缸的空氣或可燃混合氣，減少排氣噪聲?？諝饣蚩扇蓟旌蠚?，減少排氣噪聲。 進氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、進氣進氣

2、系統(tǒng)主要由空氣濾清器、進氣道、節(jié)氣門和進氣歧管組成。道、節(jié)氣門和進氣歧管組成。 空氣濾清器按結構的不同有濕式空氣空氣濾清器按結構的不同有濕式空氣濾清器和干式空氣濾清器等多種類型。濾清器和干式空氣濾清器等多種類型。 濕式空氣濾清器又稱油浴式空氣濾濕式空氣濾清器又稱油浴式空氣濾清器（見圖清器（見圖8-1）。）。 它用金屬絲網(wǎng)作濾芯，這種濾清器它用金屬絲網(wǎng)作濾芯，這種濾清器使用一段時間后，經(jīng)清洗濾網(wǎng)更換機油使用一段時間后，經(jīng)清洗濾網(wǎng)更換機油后可再次使用，為永久式濾清器。后可再次使用，為永久式濾清器。圖圖8-18-1油浴式空氣濾清器油浴式空氣濾清器11外殼外殼22機油盤機油盤3 3、6 6、77墊圈墊

3、圈44蝶形螺母蝶形螺母55濾芯濾芯88夾箍夾箍99螺帽螺帽1010通氣道通氣道1111導氣管導氣管 干式空氣濾清器用折疊狀的濾紙作濾芯。干式空氣濾清器用折疊狀的濾紙作濾芯。 這種濾清器的濾芯使用久后必須更換。這種濾清器的濾芯使用久后必須更換。 根據(jù)車輛的使用條件和車型，一般每行駛根據(jù)車輛的使用條件和車型，一般每行駛20 00040 000km應更換應更換1次濾芯。次濾芯。 干式空氣濾清器有多種形式，圖干式空氣濾清器有多種形式，圖8-2所示為所示為應用在中、小型汽車上的干式空氣濾清器。應用在中、小型汽車上的干式空氣濾清器。圖圖8-28-2干式空氣濾清器干式空氣濾清器 圖圖8-3所示為一種應用在大

4、型柴油車上的旋所示為一種應用在大型柴油車上的旋風干式空氣濾清器。風干式空氣濾清器。 它依靠濾芯上帶有的葉片，使吸入的空氣它依靠濾芯上帶有的葉片，使吸入的空氣產(chǎn)生渦流；較大的灰塵在離心力作用下落在濾產(chǎn)生渦流；較大的灰塵在離心力作用下落在濾清器的底部橡皮閥上（見圖清器的底部橡皮閥上（見圖8-3（c），當發(fā)），當發(fā)動機運轉時，濾清器內(nèi)產(chǎn)生一定的真空，橡皮動機運轉時，濾清器內(nèi)產(chǎn)生一定的真空，橡皮閥在真空作用下關閉。閥在真空作用下關閉。 當發(fā)動機熄火后，真空消失，橡皮當發(fā)動機熄火后，真空消失，橡皮閥在自身彈力作用下打開，放出灰塵。閥在自身彈力作用下打開，放出灰塵。圖圖8-38-3旋風干式空氣濾清器旋風干

5、式空氣濾清器11夾箍夾箍22濾清器蓋濾清器蓋33蝶形螺釘?shù)温葆?4濾芯濾芯55外殼外殼66橡皮閥橡皮閥 進氣歧管指的是化油器或節(jié)氣門體進氣歧管指的是化油器或節(jié)氣門體之后到氣缸蓋進氣道之前的進氣管路。之后到氣缸蓋進氣道之前的進氣管路。 為了減小氣體流動阻力，提高進氣為了減小氣體流動阻力，提高進氣能力，進氣歧管的內(nèi)墊應該光滑。能力，進氣歧管的內(nèi)墊應該光滑。圖圖8-48-4化油器式發(fā)動機的進氣歧管化油器式發(fā)動機的進氣歧管 現(xiàn)代的汽油噴射式發(fā)動機還在進氣現(xiàn)代的汽油噴射式發(fā)動機還在進氣歧管的設計上采用了各種特殊的結構形歧管的設計上采用了各種特殊的結構形式，以便充分利用進氣歧管內(nèi)的空氣動式，以便充分利用

6、進氣歧管內(nèi)的空氣動力效應，進一步提高各種轉速工況下的力效應，進一步提高各種轉速工況下的進氣量，增加發(fā)動機的動力輸出，改善進氣量，增加發(fā)動機的動力輸出，改善其轉矩輸出特性，降低進氣噪聲。其轉矩輸出特性，降低進氣噪聲。 這些特殊的結構形式包括采用長進這些特殊的結構形式包括采用長進氣歧管，設置動力腔、諧振腔及采用可氣歧管，設置動力腔、諧振腔及采用可變進氣歧管。變進氣歧管。 諧振腔是在進氣歧管的旁邊與進氣諧振腔是在進氣歧管的旁邊與進氣歧管相通的一個封閉腔體（見圖歧管相通的一個封閉腔體（見圖8-5），），其作用是降低進氣氣流的噪聲。其作用是降低進氣氣流的噪聲。 汽油噴射式發(fā)動機在設計時采用長汽油噴射式發(fā)

7、動機在設計時采用長進氣歧管，并將進氣歧管設計成具有較進氣歧管，并將進氣歧管設計成具有較大的弧度（見圖大的弧度（見圖8-5），以充分利用氣流），以充分利用氣流的慣性效應，提高充氣量。的慣性效應，提高充氣量。圖圖8-58-5電控汽油噴射式發(fā)動機的進氣歧管電控汽油噴射式發(fā)動機的進氣歧管 汽油噴射式發(fā)動機常在進氣歧管中汽油噴射式發(fā)動機常在進氣歧管中部設置一個動力腔（見圖部設置一個動力腔（見圖8-6），以利于），以利于進氣歧管內(nèi)壓力波的共振，充分利用氣進氣歧管內(nèi)壓力波的共振，充分利用氣流壓力波動效應，提高充氣效率。流壓力波動效應，提高充氣效率。圖圖8-68-6復合塑料進氣歧管復合塑料進氣歧管 可變慣性充

8、氣系統(tǒng)是在動力腔中設置可變慣性充氣系統(tǒng)是在動力腔中設置一個或一組轉換閥，該閥門可將動力腔分一個或一組轉換閥，該閥門可將動力腔分隔成兩個部分。隔成兩個部分。 當閥片開啟或關閉時，可使動力腔的當閥片開啟或關閉時，可使動力腔的兩個部分相通或隔開，從而改變了動力腔兩個部分相通或隔開，從而改變了動力腔的形狀或改變了進氣歧管的長度，使進氣的形狀或改變了進氣歧管的長度，使進氣歧管有兩種不同的空氣動力效應。歧管有兩種不同的空氣動力效應。 ECU依照設定的程序，在發(fā)動機不同依照設定的程序，在發(fā)動機不同的轉速范圍內(nèi)，讓閥片開啟或關閉，以使的轉速范圍內(nèi)，讓閥片開啟或關閉，以使發(fā)動機在所有轉速范圍內(nèi)都能獲得最佳的發(fā)動

9、機在所有轉速范圍內(nèi)都能獲得最佳的充氣效果。充氣效果。 可變進氣歧管有各種結構形式，圖可變進氣歧管有各種結構形式，圖8-7所示為一種較為簡單的可變進氣歧管，其所示為一種較為簡單的可變進氣歧管，其工作原理如圖工作原理如圖8-8所示。所示。圖圖8-78-7可變進氣歧管可變進氣歧管圖圖8-88-8可變進氣歧管工作原理可變進氣歧管工作原理 排氣系統(tǒng)用于收集從每個氣缸排出排氣系統(tǒng)用于收集從每個氣缸排出的燃燒后的高溫廢氣，并將其送到汽車尾的燃燒后的高溫廢氣，并將其送到汽車尾部排放掉。部排放掉。 排氣系統(tǒng)由排氣歧管、催化轉換器排氣系統(tǒng)由排氣歧管、催化轉換器、消聲器和排氣管道等組成。、消聲器和排氣管道等組成。1

10、排氣管的布置形式排氣管的布置形式 直列型發(fā)動機排氣系統(tǒng)稱作單排氣直列型發(fā)動機排氣系統(tǒng)稱作單排氣系統(tǒng)，如圖系統(tǒng)，如圖8-9所示。所示。圖圖8-98-9單排氣系統(tǒng)單排氣系統(tǒng) 排量不大的排量不大的V型發(fā)動機上仍采用單型發(fā)動機上仍采用單排氣系統(tǒng)（見圖排氣系統(tǒng)（見圖8-10（a）。）。 大排量（大排量（3升以上）升以上）V型發(fā)動機多采型發(fā)動機多采用雙排氣系統(tǒng)，（見圖用雙排氣系統(tǒng)，（見圖8-10（b）。）。圖圖8-108-10V V型發(fā)動機排氣系統(tǒng)示意圖型發(fā)動機排氣系統(tǒng)示意圖11發(fā)動機發(fā)動機22排氣歧管排氣歧管33叉形管叉形管44催化轉換器催化轉換器55排氣管排氣管66消聲器消聲器77排氣尾管排氣尾管88

11、連通管連通管 排氣歧管與發(fā)動機缸蓋相連，廢氣排氣歧管與發(fā)動機缸蓋相連，廢氣從排氣門出來直接進入排氣歧管。從排氣門出來直接進入排氣歧管。 排氣歧管應能承受排氣的高溫，并排氣歧管應能承受排氣的高溫，并能抵抗極大的溫差造成的熱應力。能抵抗極大的溫差造成的熱應力。 排氣歧管的形狀十分重要。排氣歧管的形狀十分重要。 為了不使各缸排氣相互干擾及不出為了不使各缸排氣相互干擾及不出現(xiàn)排氣倒流現(xiàn)象，并盡可能地利用慣性現(xiàn)排氣倒流現(xiàn)象，并盡可能地利用慣性排氣，應該將排氣歧管做得盡可能長一排氣，應該將排氣歧管做得盡可能長一些，而且各缸排氣歧管應該相互獨立、些，而且各缸排氣歧管應該相互獨立、長度相等。長度相等。 圖圖8

12、-11所示為幾種常見的排氣歧管所示為幾種常見的排氣歧管的結構形式。的結構形式。圖圖8-118-11各種類型的排氣歧管各種類型的排氣歧管 消聲器的用途是減少排氣脈動，盡可消聲器的用途是減少排氣脈動，盡可能地降低排氣噪聲，并降低排氣溫度。能地降低排氣噪聲，并降低排氣溫度。 消聲器從原理上可分為反射式和吸收消聲器從原理上可分為反射式和吸收式兩種形式，如圖式兩種形式，如圖8-12所示。所示。 也可以將吸收式和反射式兩種原理同也可以將吸收式和反射式兩種原理同時應用在一個消聲器中，制成吸收時應用在一個消聲器中，制成吸收反射反射式消聲器，如圖式消聲器，如圖8-12（c）所示。）所示。圖圖8-128-12排氣

13、消聲器的形式排氣消聲器的形式8.3.1 進氣增壓系統(tǒng)的功用與類型進氣增壓系統(tǒng)的功用與類型 進氣增壓就是在進氣道中設置進氣增壓就是在進氣道中設置1個增壓個增壓器，將空氣或可燃混合氣預先進行壓縮后，器，將空氣或可燃混合氣預先進行壓縮后，再送入發(fā)動機氣缸。再送入發(fā)動機氣缸。 采用增壓系統(tǒng)后，在氣缸排量不變采用增壓系統(tǒng)后，在氣缸排量不變的情況下，由于每個循環(huán)進入氣缸的空的情況下，由于每個循環(huán)進入氣缸的空氣量增加，可以向氣缸內(nèi)提供更多的燃氣量增加，可以向氣缸內(nèi)提供更多的燃料而獲得充分燃燒，從而提高了發(fā)動機料而獲得充分燃燒，從而提高了發(fā)動機的輸出功率。的輸出功率。 發(fā)動機增壓系統(tǒng)有多種類型，如機發(fā)動機增壓

14、系統(tǒng)有多種類型，如機械驅動式增壓、廢氣渦輪增壓等。如圖械驅動式增壓、廢氣渦輪增壓等。如圖8-13所示。所示。圖圖8-138-13進氣增壓系統(tǒng)的形式進氣增壓系統(tǒng)的形式 機械增壓器的驅動力來自發(fā)動機曲機械增壓器的驅動力來自發(fā)動機曲軸，一般都是利用曲軸帶輪通過傳動帶軸，一般都是利用曲軸帶輪通過傳動帶驅動。驅動。 機械增壓器有多種類型，常見的有機械增壓器有多種類型，常見的有葉片（葉片（Vane）式和魯茲（）式和魯茲（Roots）式。）式。 魯茲增壓器有雙葉轉子、三葉轉子魯茲增壓器有雙葉轉子、三葉轉子兩種形式，圖兩種形式，圖8-14所示。所示。圖圖8-148-14機械增壓器機械增壓器 由于機械增壓器由曲

15、軸直接帶動，由于機械增壓器由曲軸直接帶動，所以其在低轉速下便可獲得增壓。所以其在低轉速下便可獲得增壓。 增壓的動力輸出也與曲軸轉速成一增壓的動力輸出也與曲軸轉速成一定的比例，即機械增壓發(fā)動機的動力輸定的比例，即機械增壓發(fā)動機的動力輸出隨著轉速的提高而增強，具有線性輸出隨著轉速的提高而增強，具有線性輸出特性。出特性。 機械增壓器優(yōu)點為體積小、結構簡單，機械增壓器優(yōu)點為體積小、結構簡單，無需修改發(fā)動機本體，安裝容易。無需修改發(fā)動機本體，安裝容易。 而且工作溫度介于而且工作溫度介于70100，因此對，因此對于冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)的要求與自然吸氣式于冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)的要求與自然吸氣式發(fā)動機基本相同，尤

16、其適合發(fā)動機的改裝。發(fā)動機基本相同，尤其適合發(fā)動機的改裝。 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)由渦輪增壓器和限廢氣渦輪增壓系統(tǒng)由渦輪增壓器和限壓裝置組成（見圖壓裝置組成（見圖8-15）。）。 發(fā)動機排氣歧管和渦輪機進口連接。發(fā)動機排氣歧管和渦輪機進口連接。圖圖8-158-15廢氣渦輪增壓系統(tǒng)廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 排出的廢氣經(jīng)過渦輪機后進入排氣排出的廢氣經(jīng)過渦輪機后進入排氣管；廢氣的壓力推動渦輪轉動，壓氣機管；廢氣的壓力推動渦輪轉動，壓氣機葉輪與渦輪同軸轉動；從空氣濾清器進葉輪與渦輪同軸轉動；從空氣濾清器進來的空氣經(jīng)空氣流量計計量后進入壓氣來的空氣經(jīng)空氣流量計計量后進入壓氣機，經(jīng)壓縮后進入進氣歧管，以較高的機，經(jīng)壓縮

17、后進入進氣歧管，以較高的密度充入氣缸中。密度充入氣缸中。 大部分渦輪增壓系統(tǒng)都將增壓后的空大部分渦輪增壓系統(tǒng)都將增壓后的空氣冷卻后再送入氣缸，以進一步增大進入氣冷卻后再送入氣缸，以進一步增大進入氣缸的空氣密度，提高發(fā)動機功率。氣缸的空氣密度，提高發(fā)動機功率。 渦輪增壓器（見圖渦輪增壓器（見圖8-16）由廢氣渦輪、壓氣）由廢氣渦輪、壓氣 機兩個主要部分，以及支撐、密封、冷卻、潤滑機兩個主要部分，以及支撐、密封、冷卻、潤滑等裝置組成（見圖等裝置組成（見圖8-17）。）。 渦輪在工作時的轉速通常為渦輪在工作時的轉速通常為80100kr/min，最高可達最高可達200kr/min，且在，且在909附近

18、的高溫下工附近的高溫下工作。作。 圖圖8-168-16渦輪增壓器渦輪增壓器圖圖8-178-17渦輪增壓器的構造渦輪增壓器的構造11螺母螺母22壓氣機葉輪壓氣機葉輪3 3、1212、2424卡環(huán)卡環(huán)44密封板密封板 5O5O形密封圈形密封圈6 6、2323密封環(huán)密封環(huán)77套管套管88擋油板擋油板99止推墊圈止推墊圈1010隔圈隔圈1111止推軸承止推軸承1313、2727軸承軸承1414壓氣機殼壓氣機殼1515壓氣機殼固定螺栓壓氣機殼固定螺栓1616外殼外殼1717渦輪軸渦輪軸1818潤滑油入口潤滑油入口1919卡箍卡箍2020防熱罩防熱罩2121渦輪殼渦輪殼2222渦輪轉子渦輪轉子2525油套油套2626潤滑油出口潤滑油出口 為了減小運轉阻力，支撐裝置采用為了減小運轉阻力，支撐裝置采用特殊的浮動軸承。（見圖特殊的浮動軸承。（見圖8-18）。）。 潤滑油由發(fā)動機潤滑系提供，部分潤滑油由發(fā)動機潤滑系提供，部分潤滑油經(jīng)油道噴向渦輪室壁面，起冷卻潤滑油經(jīng)油道噴向渦輪室壁面，起冷卻作用。作用。 密封裝置由轉子兩端的油封組成，密封裝置由轉子兩端的油封組成，