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1、1第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.1 进气系统的结构与工作原理进气系统的结构与工作原理 6.1.1 空气滤清器空气滤清器 1.功用：滤去空气中的尘埃和杂质，将清洁的空气送入燃烧室，以减少活塞与气缸套之间、活塞组之间和气门组之间的磨损。此外，空气滤清器还起着降低吸气噪声的作用。2.类型：干式纸质空气滤清器、湿式纸质空气滤清器和双级复合式空气滤清器。6.1.2 谐振室和导流管 轿车发动机倾向于从车外吸气。因为车外环境温度一般要比机罩下温度低 30，从车外吸入空气可使进气量增加10%左右，燃油消耗率降低 3%。由于采用车外进气，空气滤清器
2、一般被安装在车内可利用的空间，然后用橡胶波纹管与空气进气导流管连接。为了增加一些谐振进气的效果加快空气的流速，这种进气导流管往往设计得很长。为了降低进气噪声有的进气导流管上还布置了谐振室。2第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.1.3 进气歧管进气歧管 进气岐管位于电控汽油喷射发动机的节气门体与气缸盖进气道之间。作用是将进气均匀地分配到各个气缸。多数电子控制汽油机采用长进气岐管，将进气岐管设计成具有较大的弧度，以充分利用气流惯性效应，增加充气量。6.1.4 进气谐振惯性增压进气谐振惯性增压 进气谐振惯性增压系统是利用进气流惯性产生的压力波
3、，提高进气压力，增加进气量。进气增压可以提高发动机的动力性能，降低油耗及排污。1.不可变进气歧管谐振增压进气谐振增压系统1-进气导流管；2-副谐振室；3-空气滤清器；4-空气流量计；5-主谐室；6-进气岐管3第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 2.可变进气歧管谐振增压 可变长度进气歧管1-空气滤清器；2-节气门；3-转换阀；4-转换阀控制机构；5-电控单元ECU3.双通道可变长度进气岐管双通道可变长度进气岐管1-短进气通道；2-旋转阀；3-长进气通道；4-喷油器；5-进气道；6-进气门4第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进
4、排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.2 排气系统的结构与工作原理排气系统的结构与工作原理 发动机排气系统由排气岐管、排气总管、消声器和排气尾管等组成。在采用三元催化反应器进行排气净化的轿车上，排气系统中还包括三元催化反应器和氧传感器等装置。发动机排气系统分为单排气系统和双排气系统。单排气系统的组成1-排气岐管；2-前排气管；3-催化反应器；4-排气温度传感器；5-副消声器；6-后排气管；7-主消声器；8-排气尾管V型发动机排气系统1-发动机；2-进气岐管；3-叉形管；4-催化反应器；5-排气管；6-消声器；7-排气尾管；8-连通管5第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气
5、系统及排气净化装置的构造与维修 6.2.1排气岐管和排气总管排气岐管和排气总管 排气岐管的作用是将各缸排气道与排气总管连接起来，让各缸废气通过排气总管排入大气。为了使各缸排气不发生干涉和不发生废气回流现象，并尽可能地利用排气惯性，提高排气效率，减少排气阻力。和进气岐管一样，排气岐管的结构、形状也是经过精心设计的。为了使各缸排气岐管尽可能不受其他各缸排气的干涉，各缸排气岐管都做得尽量长，且长度尽量相等。由于形状复杂，排气岐管一般都采用铸铁或铸铝，内壁要求尽可能的光整。6.2.2 排气消音器排气消音器 排气消声器装在排气总管的出口处，用来降低和消除发动机的排气噪声，通过逐渐降低和衰减排气压力的脉动
6、波来消耗排气能量。6.3 进气增压系统的结构与工作原理进气增压系统的结构与工作原理 通过对给定排量的发动机进行增压或增压中冷，以增加充气量和充气密度，相应地增加循环供油量，从而大幅度地增加发动机的升功率，改善燃油经济性，有效地控制排放(NOx)等。发动机进气增压的类型有不同分类方法，按实现增压所提供的能量可分为：机械增压、气波增压和废气涡轮增压三种基本类型。6第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.3.1 机械增压机械增压 机械增压是一种通过发动机直接驱动压气机，以提高发动机进气压力的增压方式。机械增压器由发动机曲轴经齿轮增速器驱动或经同步
7、齿形带及电磁离合器驱动。机械增压的特点是能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压效果更好。机械增压(a)齿轮增速器驱动；(b)同步齿形带驱动1-曲轴；2-排气管；3-进气管；4-机械增压器；5-齿轮增速器；6-电磁离合器；7-同步齿形带 根据压气机的工作原理，机械驱动式增压器可分为机械离心式、罗茨式、滑（叶）片式、螺旋式和转子活塞式等形式的增压器。7第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修1.罗茨增压器罗茨增压系统1-空气滤清器；2-空气流量计；3-节气门及节气门位置传感器；4-怠速空气控制阀；5-进气旁通阅；6-罗茨增压器；7-中冷器
8、；8-喷油器；9-爆燃传感器；10-冷却液温度传感器；11-电磁离合器带轮；12-曲轴带轮；13-氧传感器；14-三元催化转化器；15-分电器；16-点火线圈；17-电控单元罗茨增压器工作原理(a)两叶式；(b)三叶式1-壳体；2-转子；3-腔室1-壳体；2-转子；3-腔室8第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修2.螺杆增压器螺杆增压器 螺杆增压器工作时，转子轮齿的啮合是渐变的，空气压缩更平稳，这是它与罗茨增压器相比最大的优点。3.电磁离合器 为了改善发动机的低速性能，通过曲轴经增速装置驱动增压器，以获得最适合的增压器工作转速，保证发动机的低速
9、特性；当发动机高速工作时，降低增压器的转速，以免发动机过增压。为此，常采用电磁离合器来控制。9第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.3.2 气波增压气波增压 气波增压原理：气波增压器是一种利用空气动力学原理制成的增压装置，压力波使排气和进气直接进行能量传递，以提高进气压力，增大进气的密度。当压缩波在管道内传播时，在管道的开口端反射为膨胀波，而在管道的封闭端则反射为压缩波；反之，当膨胀波在管道内传播时，在管道的开口端反射为压缩波，而在封闭端则反射为膨胀波。气波增压器及气波增压原理(a)气波增压器；(b)气波增压原理1-排气箱；2-高压排气管
10、；3-转子气体通道；4-低压排气管；5-转子；6-低压空气管；7-高压空气管；8-空气箱10第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.3.3 废气涡轮增压废气涡轮增压 1.废气涡轮增压原理 废气涡轮增压是车用发动机广泛采用的主要增压方式。它是将发动机排出废气的部分能量转化为机械能，从而带动同轴的压气机叶轮旋转，压气机将压缩后的空气充入气缸实现增压。2.废气涡轮增压器 废气涡轮增压器是利用内燃机排出的部分废气能量，通过涡轮，驱动压气机，使空气增压的一个装置，废气涡轮增压器工作原理示意图 1-排气管；2-喷嘴环；3-涡轮；4-涡轮壳；5-转子轴；
11、6-轴承；7-扩压器；8-压气机叶轮；9-压气机壳；10-进气管废气涡轮增压器结构示意图 1-压气机蜗壳；2-涡轮蜗壳；3-中间体；4-浮动轴承；5-涡轮叶轮；6-隔热板；7-挡油板；8-止推轴承；9-密封套；10-密封环；11-压气机后体；12 压气机叶轮11第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 增压内燃机为获得低速大扭矩和良好的加速性，涡轮增压器须按内燃机低速、小流量设计。轿车用增压器的设计转速常为标定转速的40%，在高速时，会使增压压力过高，增压器超速。为保证涡轮增压器正常工作，采用了带放气阀的增压压力调节装置。该装置已成为废气涡轮增压
12、器的一种标准形式。放气阀与增压器的涡轮并联地接在内燃机的排气管上。带放气阀的增压压力调节装置示意图(a)系统图；(b)放气阀 1-内燃机；2-废气涡轮增压器；3-放气阀12第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.3.4 复合增压复合增压 复合增压系统是指采用机械式和废气涡轮式增压装置的联合增压。这种系统 进一步满足了发动机各工况的需求，提高了发动机性能。按其设置配合的不同主要有串联式、并联式和混合式等。1.串联复合增压系统 2.并联复合增压系统 串联复合增压系统 并联复合增压系统13第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气
13、系统及排气净化装置的构造与维修 3.混联复合增压系统 4.TSI发动机增压系统TSI 发动机增压系统1-进气支管；2-罗茨式机械增压器；3-进气转换阀；4-空气滤清器；5-节气门；6-中冷器；7-催化转化器；8-旁通阀；9-涡轮；10-排气支管；11-超速低环空气阀；12-曲轴；13-传动带；14-电磁离合器 TSI汽油机的增压系统为可变串联式复合增压系统，第一级采用罗茨机械增压器，第二级采用废气涡轮增压器，进气转换阀与第一级罗茨机械增压器并联。发动机曲轴经电磁离合器、楔形传动带驱动罗茨机械增压器。大众一汽发动机(大连)公司也采用该技术生产涡轮增压直喷汽油机。14第第6 6章章 进排气系统及排
14、气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.3.5 中冷器中冷器 在发动机进气管与增压器压气机之间安装一个降低进气温度、增大进气密度提高发动机功率的装置，称之空气中间冷却器，简称中冷器。按中冷器的冷却介质的不同可分为：空冷式中冷器和水冷式中冷器。1.空冷式中冷器空冷式中冷器布置1-中冷器；2-进气管；3-增压器2.水冷式中冷器15第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.4 排气净化装置的结构与工作原理排气净化装置的结构与工作原理 6.4.1 汽油机排气净化汽油机排气净化 1.催化净化转化装置 催化净化转化装置是利用催化剂
15、的作用，将排气中的CO、NOx、HC转换为对人体无害的气体CO2、N2、H2和H2O的一种排气净化装置，也称作催化转化装置。（1）氧化催化转化装置 为了在排气过程中氧化HC和CO排放物，或者作为排气净化装置，采用催化装置或热废气反应器时，需要空气泵向排气门后面喷射新鲜空气，并称之为二次空气。空气喷射式1-空气泵滤清器；2-空气泵；3-排气管；4-单向阀；5-气缸；6-进气总管；7-空气回流管；8-AB阀；9-空气滤清器；10-溢流间；11-二次空气控制阀 A；12-二次空气控制阀B；13-催化转化装置；14-排气温度传感器；15-开关单元；16-警报装置；17-温度传感器 二次空气喷射是由空气
16、泵将新鲜空气喷到排气门后面，这些空气与高温废气混合，使未燃的HC、CO进一步氧化反应(或燃烧)成CO2和H2O,从而降低HC和CO的排放。16第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 （2）三元催化转化装置 三元催化转化装置是能同时净化汽车尾气排放中的CO、HC 和NOx的后处理技术，但它的净化率受空燃比的影响很大，在理论空燃比附近很窄的空燃比范围内才有较高的净化率。这个高的净化率的空燃比范围越宽，催化剂的实用性能越好。2.降低低温HC的净化装置 3.稀薄NOx催化转化装置 4.废气再循环系统 废气再循环(EGR)是指把发动机排出的部分废气回送到进气管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。废气再循环可通过适当的配气正时(气门重叠角)或控制EGR阀的内、外排气再循环来实现。17第第6 6章章 进排气系统及排气净化装置的构造与维修进排气系统及排气净化装置的构造与维修 6.4.2 柴油机排气净化柴油机排气净化 柴油机的燃烧过程主要在空燃比较大的领域内进行，所以CO和HC排放量相对较少。因此对柴油机而言，其主要有害排放物是NOx和碳烟微粒，而这两者的
