第5章發(fā)動(dòng)機(jī)之進(jìn)排氣系統(tǒng)

第5章進(jìn)排氣系統(tǒng)與排氣凈化裝置

2/5/20231北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院進(jìn)氣系統(tǒng)組成空氣濾清器進(jìn)氣歧管空氣濾清器進(jìn)氣支管空氣流量計(jì)2/5/20232北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院提供清潔新鮮空氣提供合適濃度的混合氣進(jìn)氣均勻充分地分配到各個(gè)氣缸進(jìn)氣系統(tǒng)的功用2/5/20233北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)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(jìn)入氣缸削減進(jìn)氣噪聲2/5/20234北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)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(fù)合式空氣濾清器2/5/20235北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院油浴式空氣濾清器2/5/20236北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院紙濾芯空氣濾清器干式紙濾芯可反復(fù)使用，惡劣環(huán)境下工作不可靠，一般維護(hù)周期為5000～10000km

濕式紙濾芯使用壽命長(zhǎng)、吸附雜質(zhì)的能力強(qiáng)和濾清效果好，但不能反復(fù)使用，需定期更換廣泛用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上2/5/20237北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院碟形螺母濾芯進(jìn)氣導(dǎo)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院離心式及復(fù)合式空氣濾清器應(yīng)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(jìn)氣孔進(jìn)入離心式空氣濾清器內(nèi)的旋流管。由于空氣切向地進(jìn)入旋流管，因此在旋流管內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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(jìn)入紙濾芯空氣濾清器?？諝庵袣埓娴募?xì)微雜質(zhì)經(jīng)紙濾芯濾除。2/5/20239北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管和諧振器增強(qiáng)諧振進(jìn)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(dǎo)流管諧振室前導(dǎo)流管橡膠波紋管

2/5/202310北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院進(jìn)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(gè)氣缸要求進(jìn)氣歧管內(nèi)氣體流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能相等減氣體流動(dòng)阻力，提高進(jìn)氣能力，進(jìn)氣歧管的內(nèi)壁應(yīng)該光滑2/5/202311北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/5/202312北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院組成：進(jìn)氣支管或進(jìn)氣導(dǎo)流管與一定容積的諧振室進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)：特定轉(zhuǎn)速，壓力波，增加進(jìn)氣量。特點(diǎn)

①工作可靠，成本低；②增加特定轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)矩諧振進(jìn)氣系統(tǒng)2/5/202313北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院功用利用進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)和盡量縮小發(fā)動(dòng)機(jī)在高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)氣速度的差別要求發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)裝備粗短的進(jìn)氣歧管在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負(fù)荷時(shí)配用細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管可變進(jìn)氣歧管2/5/202314北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院可變進(jìn)氣歧管類型1）可變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化而自動(dòng)改變有效長(zhǎng)度的進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院2）雙通道可變進(jìn)氣岐管

中、低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)閥噴油器進(jìn)氣道2/5/202316北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)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(xué)自動(dòng)化學(xué)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院?jiǎn)闻艢庀到y(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(xué)自動(dòng)化學(xué)院排氣歧管材料

鑄鐵、球墨鑄鐵不銹鋼形狀

排氣歧管應(yīng)盡可能長(zhǎng)，各缸歧管應(yīng)相互獨(dú)立，長(zhǎng)度相等。

2/5/202320北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院消聲器2/5/202321北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院功用降低壓力、衰減脈動(dòng)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(guò)管子流入膨脹室，排氣不斷改變流動(dòng)方向，使噪聲得到削減2/5/202322北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院汽車排污來(lái)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(xué)自動(dòng)化學(xué)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(duì)人體無(wú)害的氣體。

2/5/202324北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)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(yīng)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院排氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）功用把排出的廢氣回送到進(jìn)氣管，與新鮮混合氣一起再次進(jìn)入氣缸，減少了NOx的生成量。

排氣管進(jìn)氣管EGR閥2/5/202326北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/5/202328北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/5/202329北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院PCV閥工作過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)不工作怠速或減速部分節(jié)氣門開(kāi)度發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷2/5/202330北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)功用：將汽油蒸氣收集和儲(chǔ)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)工作原理2/5/202332北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)2/5/202333北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)增壓功用增壓將空氣預(yù)先壓縮后供入氣缸，以提高空氣密度、增加進(jìn)氣量功用進(jìn)氣量增加，可增加循環(huán)供油量，從而可增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性可以得到良好的加速性2/5/202334北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)動(dòng)機(jī)增壓類型機(jī)械增壓渦輪增壓氣波增壓與發(fā)動(dòng)機(jī)容易匹配，結(jié)構(gòu)緊湊，但燃油消耗率高經(jīng)濟(jì)性好，排放少噪聲低，但順態(tài)響應(yīng)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院1.機(jī)械增壓機(jī)械增壓器1）齒輪增速器驅(qū)動(dòng)2）傳動(dòng)帶及電磁離合器驅(qū)動(dòng)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械增壓器（羅茨式壓氣機(jī)）

2/5/202337北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2.渦輪增壓渦輪增壓器（Turbo）渦輪機(jī)排氣管壓氣機(jī)進(jìn)氣管利用廢氣渦輪機(jī)，帶動(dòng)與其同軸安裝的壓氣機(jī)葉輪工作，新鮮空氣在壓氣機(jī)內(nèi)增壓后進(jìn)入氣缸2/5/202338北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/5/202339北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3.氣波增壓氣波增壓器進(jìn)氣管轉(zhuǎn)動(dòng)帶排氣管氣波增壓器轉(zhuǎn)子由曲軸經(jīng)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)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(jìn)氣壓力2/5/202340北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2/5/202341北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院4.復(fù)合增壓機(jī)械增壓與渦輪增壓適當(dāng)結(jié)合串聯(lián)復(fù)合增壓并聯(lián)復(fù)合增壓空氣先渦輪增壓，中冷器降溫，再機(jī)械增壓

主要用于高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上由機(jī)械增壓和渦輪增壓同時(shí)供給增壓空氣低速主要靠機(jī)械增壓，而在高速主要靠渦輪增壓2/5/202342北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院汽油機(jī)增壓發(fā)展1.汽油機(jī)增壓比柴油機(jī)增壓困難原因1）汽油機(jī)增壓后爆燃傾向增加2）增壓后汽油機(jī)和渦輪增壓器熱負(fù)荷大3）汽油機(jī)，轉(zhuǎn)速和功率范圍寬廣，致使渦輪增壓器與汽油機(jī)的匹配相當(dāng)困難4）渦輪增壓汽油機(jī)的加速性較差2/5/202343北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2.汽油機(jī)增壓的改進(jìn)1）電噴汽油機(jī)增壓，克服了化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪增壓器匹配的困難2）應(yīng)用點(diǎn)火提前角自適應(yīng)控制，來(lái)克服由于增壓而增加的爆燃傾向3）對(duì)增壓后的空氣進(jìn)行中間冷卻，提高功率、降低油耗、降低熱負(fù)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院渦輪增壓系統(tǒng)單渦輪增壓系統(tǒng)一個(gè)渦輪增壓器雙渦輪增壓系統(tǒng)兩個(gè)渦輪增壓器并列布置2/5/202345北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院?jiǎn)螠u輪增壓系統(tǒng)空氣濾清器壓氣機(jī)渦輪機(jī)中冷器節(jié)氣門進(jìn)氣旁通閥排氣旁通閥2/5/202346北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院中冷器的工作2/5/202347北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院渦輪增壓器離心式壓氣機(jī)徑流式渦輪機(jī)中間體壓氣機(jī)增壓器軸渦輪機(jī)2/5/202349北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院增壓壓力調(diào)節(jié)進(jìn)氣旁通閥排氣旁通閥在渦輪增壓系統(tǒng)中都設(shè)有進(jìn)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院排氣旁通閥及其控制裝置排氣旁通閥膜盒壓氣機(jī)排氣管渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)：膜盒分左右室，右室連壓氣機(jī)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(xué)自動(dòng)化學(xué)院當(dāng)壓氣機(jī)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(dāng)增壓壓力高，膜片左移，排氣旁通閥開(kāi)，部分排氣直接排入大氣從而控制增壓壓力及渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速排氣旁通閥工作原理2/5/202352北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院渦輪增壓器的潤(rùn)滑及冷卻機(jī)油進(jìn)口機(jī)油出口冷卻液進(jìn)口冷卻液出口水套潤(rùn)滑：機(jī)油自主油道，進(jìn)入增壓器，潤(rùn)滑和冷卻增壓器軸和軸承。后返回油底殼冷卻：渦輪機(jī)側(cè)設(shè)置冷卻水套，并用軟管與