发动机-进排气
(完整版)汽车发动机的进排气系统
主要内容
进排气系统的组成 EGR 废气再循环 涡轮增压
5.Байду номын сангаас概述
作用：
在内燃机工作循环时，不断地将新鲜空气或可 燃混合气送入燃烧室，将燃烧室的废气排放到大 气中，保证内燃机连续运转。
组成：
空气滤清器、进气管、排气管、排气消音器
一、空气滤清器
1、功用：
清除流向化油器的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。
共振式进气管
进气管细长与各缸连接长度大体一致能很好的匹配，利用进气流 的脉动效应增强进气效果。
带谐振腔进气管
能改变谐振腔的容积，可以调节内燃机的最大扭矩和 相应的转数范围 降低噪声
捷达进气管实物图
捷达排气管实物图
三、排气消声器
功用： 减少噪声和消除废气中的火焰及火星。 原理： 1)多次地变动气流方向； 2)重复地使气流通过收缩而又扩大的断面； 3)将气流分割为很多小的支流并沿着不平滑的平
面流动 4)将气流冷却。
排气管
排气的净化装置
催化反应器
EGR 闭是曲轴箱强制通风系统 进气恒温控制原理
排气净化装置
作用：
除去 HC CO NOx (HC一半串入曲轴箱) 方法：
1.机内净化 2.机外净化
三元催化 EGR
三元催化器
• 三元催化器串接在排气歧管和和消声器之间, 氧传感器之 后.
废气涡轮增压利用废气能量直接压缩空气，提高内燃机的 功率。废气涡轮增压器由压气机、涡轮和中间体三部分组 成。中间体内有轴承、密封、润滑油路和冷却腔等。采用 浮动轴承，降低轴与轴承间的相对速度。带放气阀的涡轮 增压系统对改善柴油机的加速性和低速扭矩特性有良好效 果。
图解汽车发动机技术之进排气系统
图解汽车发动机技术之进排气系统发动机进、排气系统的作用是供给发动机新鲜空气，并将燃烧后的废气排出。
发动机进排气系统直接影响发动机的动力性、经济性及排放性能。
01进气系统进气系统的作用是尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给可燃混合气或新鲜空气，保证发动机连续运转。
进气系统通常由空气滤清器、节气门体和进气歧管等部件组成，如下图所示。
空气滤清器的主要作用是滤除空气中的杂质等，让洁净的空气进入气缸。
发动机大多使用干式纸滤芯空气滤清器，它由纸滤芯和滤清器外壳组成，滤清器外壳包括滤清器盖和滤清器外壳底座。
节气门体的作用是控制进入发动机的进气量。
在工作过程中空气中的部分杂质遇热会凝结在节气门体上，会造成怠速抖动，熄火等现象，所以要对节气门体进行定期清洗。
进气歧管是指节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管道。
进气歧管必须将空气尽可能均匀地分配到各气缸，因此进气歧管长度应尽量相等。
02排气系统车辆排气系统是指收集并且排放废气的系统，其主要由排气歧管、排气管、三元催化器、谐振器、消声器、排气尾管等部件组成。
汽车排气系统主要有以下作用：①将废气引到车尾排放，防止有害气体进入驾驶室。
②改善发动机的排放污染，减少对大气的危害。
③降低发动机排放废气的噪声。
1、排气系统的类型排气系统一般有单排气系统和双排气系统两种类型，单排气系统应用于直列式发动机和部分 V型发动机，双排气系统用于V/W型发动机。
•单排气系统直列式发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进入排气歧管，再由排气歧管进入排气管、三元催化器和消声器，最后由排气尾管排到大气中，如下图所示。
V型发动机有两个排气歧管，在大多数装配V型发动机的车辆上仍采用单排气系统，即通过一个叉形管将两个排气歧管连接到一个排气管上。
•双排气系统有些 V/W型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自连接一个排气管、三元催化器、谐振器、消声器和排气尾管，这种布置形式称为双排气系统，如下图所示。
第5章-发动机的进排气系统课件
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5.2.4 混合气的预热装置
❖ 思考： 为什么混合气需要能调节温度的预热
装置？
-----若依靠废气直接对进气管壁进行预热， 不能调节；另外，若环境温度低，则空气密度 大，实际进入气缸着那个空气的质量多，混合 气变稀；若环境温度高，则空气密度小，实际 进入气缸中的空气质量少，混合气变浓。
缺点:
滞后，即由于叶轮的惯性作用对油门骤 时变化反应迟缓，使发动机延迟增加或减少 输出功率，这对于要突然加速或超车的汽车 而言，瞬间会有点提不上劲的感觉。
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小结
❖ 1.进排气系统的基本装置及其作用 ❖ 2.发动机增压的类型
31
作业：（P114）
❖ 1.简述进排气系统的组成。 ❖ 5.什么是增压？增压有几种类型？
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2）共振式进气管
进气管与各气缸单独连接，可利用进气 气流的脉动效应以增强进气效果。
较细长，与各气缸相连的各个管长度大 体一致，能很好的匹配。进气效果的强弱取 决于进气管的长度、直径和内燃机转速。
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3）带谐振腔的进气管
优点： 1.没有运动件，工作可靠，成本低； 2.改变谐振腔的容积，可调节内燃机的最大扭
3.排气管内表面应光滑，外形尽量符合气流流线。
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❖ 三、排气消声器的功用
消减排气噪声。 消声器通过降低排气压力和衰减排气压 力的脉动，使排气能量耗散殆尽。 四种基本结构形式： 1.吸收式 2.干涉式 3.扩张式 4.共振式 一般有前、中、后三个排气消声器。 （见P102 图5-3）
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5.2.3 排气净化装置
汽车发动机的进排气系统
汽车发动机的进排气系统1. 引言进排气系统是一台汽车发动机中至关重要的组成部分。
它负责引入新鲜的空气和排出废气，从而保证发动机正常运行和性能的提升。
本文将详细介绍汽车发动机的进排气系统的工作原理、组成部分和常见问题等。
2. 工作原理汽车发动机的进排气系统工作原理主要包括气缸充气、气缸排气和废气处理三个过程。
2.1 气缸充气气缸充气是指在发动机行程的吸气冲程中，通过进气门将新鲜空气引入气缸。
进气门由凸轮轴通过气门机构控制开关，其开启时间和开启程度都会影响空气进入气缸的速度和量。
进气管道会对进气气流进行调节和过滤，以确保空气的清洁和稳定进入。
2.2 气缸排气气缸排气是指在发动机行程的排气冲程中，通过排气门将废气从气缸排出。
排气门的工作由凸轮轴通过气门机构控制，其开启时间和开启程度决定了废气排出的速度和量。
废气通过排气管道进入排气系统，最终排出汽车尾部。
2.3 废气处理废气处理是针对排出的废气进行净化和处理，以满足环境保护的要求。
常见的废气处理方法包括催化转化器和颗粒捕集器等。
催化转化器通过催化剂将废气中的有害物质转化为无害物质，而颗粒捕集器则用于捕集和减少废气中的颗粒物质。
3. 组成部分汽车发动机的进排气系统由多个重要组成部分组成，包括进气系统、排气系统和废气处理系统等。
3.1 进气系统进气系统的主要组成部分包括空气滤清器、进气管道、节气门和进气歧管等。
空气滤清器用于过滤进入发动机的空气，避免粉尘和颗粒物对发动机的损坏。
进气管道将新鲜空气引入发动机，而节气门用于控制进气气流的大小。
进气歧管将进气气流分配到每个气缸中。
3.2 排气系统排气系统的主要组成部分包括排气管道、消声器和尾气管等。
排气管道将废气从气缸排到消声器中，消声器通过减少废气流动的噪音。
最终，废气通过尾气管排出汽车尾部。
3.3 废气处理系统废气处理系统的主要组成部分是催化转化器和颗粒捕集器。
催化转化器通过催化剂将废气中的有害物质转化为无害物质。
发动机四个工作行程
发动机四个工作行程
发动机的四个工作行程是进气行程、压缩行程、燃烧行程和排气行程。
1. 进气行程：发动机的进气门打开，活塞朝下运动，汽缸内形成负压，使空气-燃油混合物通过进气道进入汽缸内。
2. 压缩行程：进气门关闭后，活塞开始向上运动，将空气-燃
油混合物压缩，增加其密度和压力，使其达到点火需求的最佳状态。
3. 燃烧行程：当活塞运动到最高点时，点火系统触发火花塞产生火花，点燃空气-燃油混合物，发生爆炸燃烧，推动活塞向
下运动。
这个过程产生的能量被传递到车轮上，推动汽车运动。
4. 排气行程：当活塞接近底部时，排气门打开，废气排出汽缸，为下一次循环的进气行程做准备。
这个行程还通过活塞的运动将废气排出汽缸。
参考资料 - 发动机进排气系统及其设计
以涡扇发动机排气系统为例：
⚫ 内外涵两股排气：低温的外涵空气流和高温的内涵燃气流。
⚫ 排气方式： 混合排气：常用在低涵道比发动机上，长外涵，两股气流
由内部混合器充分混合后排出。有利于降低噪音。 分开排气：用于高涵道比发动机上，短外涵，两股气流排
出后于大气中混合。 见下图：
发动机排气系统分类：
发动机排气系统
乘波飞行理论：对于一个尖楔体，以高速飞机上常见 的尖劈翼型为例，当它超音速飞行时，必然在机翼下方产 生一道从前缘开始的斜激波，气流在经过斜激波后会形成 一个压力均匀的高压区，且此翼下高压区不受翼上低压区 的影响（而常规机翼由于绕翼型环流的存在翼上下搞低压 区相沟通），因此将会产生很高的升力，整个飞行器好像 乘在激波上，乘波飞行由此得名。
由于“启动”问题的限制，即使进气道前的脱体激波 移动至喉部下游稳定位置，阻碍了其实际的运用。
◆ 外压式进气道
由外罩和中心体组成，如下图2-2所示，利用中心体 产生的一道或多道斜激波再加上唇口处一道正激波使超音 速气流变为亚音速气流而减速增压。
结构简单，工作稳定性好，飞行马赫数在2.5以下的飞 机多采用此类型进气道。
➢ 将涡轮排出的燃气以一定的速度和要求的方向排入大气， 产生推力。
➢ 对涡喷发动机，涡轮后排气流产生全部推力；对涡扇发动 机，风扇排气产生主要推力，涡轮排气产生部分推力；对 涡桨发动机，排气流产生的推力更少，主要是靠螺旋桨产 生拉力。
➢ 从涡轮出来的排气流，因有高速旋流，为了降低摩檫损失， 通常将排气锥和外壁之间的通道设计为扩散的，气流流速 降低、压力升高。涡轮后部支板对气流进入喷管之前整流， 避免旋涡损失。
◼ 内部流动损失
➢ 粘性摩擦损失
由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的，因 此内壁面应做得尽可能的光滑, 以减小摩擦损失。
柴油机进排气系统
• 发动机进排气系统的功用及组成
• 排出气缸内燃烧产生的废气，并向气缸内尽可能多的充入新鲜气体， 为实现热工转换提供物质基础 • 进排气过程是间歇进行的，因此进排气管中都存在气流脉动。 • 排气消声器 • 三元催化器
• 进排气系统的发展趋势
• • • • • • 1、进排气系统协调控制技术 废气涡轮增压 废气再循环 2、可变技术 可变增压技术 可变进气技术
• 后处理器
• 汽油机常规排放污染物主要由CO、HC、Nox，可以通过 在排气管上加装三元催化转换器降低尾气中CO、HC、 Nox的含量。当混合气过量空气系数处于1±0.03的范围 内时，三元催化转换器的催化转换效率最高，转换效率高 达96%。 • 柴油机混合气的平均过量空气系数大于1，且混合气极不 均匀，因此不能采用三元催化转换器净化CO、HC、Nox 。而且一般降低Nox的技术措施和降低碳烟排放的技术措 施相矛盾，成为现代柴油机排放控制的主要技术难点。 • CO和HC采用氧化型催化转换装置使之氧化处理为CO2和 H2O；Nox采用还原型催化转换装置来还原处理成N2；碳 烟颗粒则采用捕集器来捕集以后烧掉。
机械增压
机械增压是一种通过发动机曲轴直接驱动 压气机，以提高发动机进气压力的增压方 式。 机械增压的特点是能有效的提高发动机功 率。与涡轮增压相比，其低速增压效果更 好。另外，机械增压器与发动机容易匹配， 结构也比较紧凑。但是驱动增压器需要消 耗发动机功率，因此燃油消耗率略高。 废气涡轮增压主要由涡轮机和压气机构成， 利用废气能量推动涡轮机转动，由此驱动与 涡轮同轴连接的压气机实现增压。废气涡轮 增压器与发动机无机械连接。这种增压方式 能有效地回收利用排气能量，所以经济性比 机械增压和非增压发动机都好，并可大幅度 的降低有害气体的排放和排气噪声水平。缺 点是因涡轮机是流体机械，而发动机是动力 机械，因此废气涡轮增压发动机低速增压效 果差，而且在发动机过渡工况瞬态响应特性 较差。
汽车发动机的进排气原理(配气相位和充气效率定义及分析)
长安大学汽车学院曹建明
第二章 发动机的换气过程
重量比 容积比 燃料 1 1 液态 空气 15 1000 气态 燃料受机械控制，容易加入。而汽缸容积就那么大，要想多加空气就要困 难得多。因此，对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。 燃烧是做功之本。 燃烧需要空气与燃料。
§2-1 四冲程发动机的换气过程
（三） 排气提前角 o
― 28 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
o v ，
V1 V4
其中－后期膨胀比。
考虑经济性，在排气损失最小的前提下，尽量减小排气提前角。
（四） 气门叠开角 i , o
i , o 缸内气体易倒流进气管； i , o p r ， Ta v
（三） 进气道
― 27 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
转弯半径 R， 表面光洁度， 各管口与垫片孔口对中 流动阻力 v 设计时还要考虑组织进气涡流。
（四） 空气滤清器
通道面积，除尘效果 流动阻力 v 经常清洗，更换纸芯。 喉口截面积 流动阻力 v ，但雾化效果 。 解决这对矛盾，采用双喉口。小喉口：雾化；大喉口：进气。
v
进气状态：非增压：空气滤清器后进气管内的气体状态, 通常取为当地的大气 状态。 增 压：增压器出口状态。 严格地说，充气效率应为
v
实际进入汽缸的新鲜充量 以标准大气状态充满汽缸工作容积的新鲜充量
更合理。这样，在后面将要讲到的大气修正中，不同的压力和温度下进气量的 比值就等于其充气效率之比。否则，按照前头的定义式，大气温度越高，充气 效率反而会越高，讲起来似乎无法接受。而且也不具备可比性。
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增压器工作原理
• 排气形成的高速气流冲击涡轮机叶轮，使涡轮机 叶轮、压气机叶轮、增压器轴及密封套等构成的 涡轮增压器转子高速旋转。空气由进气道进入压 气机叶轮，在离心力的作用下，从叶轮的中心流 向叶轮的外周，其流速、压力和温度均有较大的 增高，然后进入扩压管，进一步减速增压，经过 中冷器后进入气缸。
催化转化器
催化转化器
EGR装置
• NOx是在燃烧室的高温、富氧条件下生成的。 • 采用EGR装置降低NOx排放量的基本原理是：将 排气管中少量排气引入进气管，与新鲜空气混合 后送入气缸，使最高燃烧温度降低，从而减少 NOx以的生成。
第二代EGR装置
第三代EGR装置
控制方式
消音器
进气增压
• 通过将空气压缩后在供入气缸，使进气量增加的 技术称为进气增压。 • 常用的增压器有涡轮增压器、机械增压器和气波 增压器。
增压器的冷却润滑
如前页图所示 • 来自发动机润滑系统主油道的机油由机油进油口 A进入中间体，润滑冷却增压器轴和轴承，然后 由机油出口B流回发动机油底壳。 • 在中间体的涡轮机侧设有冷却水套，发动机冷却 系统的冷却液自C口流入，D口流出，使增压器轴 和轴承得到冷却。
进气谐振增压工作原理
• 当发动机中、低速运转时，电脑发出指令，转换 阀控制机构关闭转换阀，此时空气沿着左图箭头 所示的路径，经过细而长的进气歧管进入气缸， 使进气增多；当发动机高转速时，转换阀开启， 空气沿右上角图中箭头所示的路径，经过粗而短 的进气歧管进入气缸，使进气增多。
进气谐振增压工作原理
进气、排气系统
• • • • • 1. 进气系统的组成、结构、工作原理； 2. 排气系统的组成、结构、工作原理； 3. 进气增压器的类型及中冷器的作用；涡轮增压系统的 类型及涡轮增压器的结构和工作原理； 4. 排污净化装置的类型、功用、结构和工作原理; 5.掌握空气滤清器维护及排污净化装置的检修方法。
增压系统 工作原理
废气旁通阀
废气旁通阀的作用是使涡轮增压器保持适当的增压压力，避免因 压力过大造成发动机过载 出口A处的压力异常升高时，经过信号反馈将废气旁通阀⑴打开 （使废气旁流），则使涡轮转速得以降低，从而使进气出口A处 的压力得到保持
尾气催化反应
• 催化转化器与排气管串联安装。 • 在其用不锈钢制成的密封壳体内装有很多蜂窝状 小孔的陶瓷块 ，在陶瓷块的小孔表面有一层铂、 钯或铑的催化剂镀层。 • 当排气由催化转换器的入口进入，与催化剂接触 时，催化剂促使排气中的CO、HC和NOx发生化 学反应，变为无害气体，然后经催化转换器的出 口和排气管排入大气。
空气滤清器
• 空气滤清器的功用是清除空气中的灰尘等机械颗 粒物，使进气洁净，减少气缸磨损，其次，也起 到消减进气噪声的作用。
进气谐振增压•Fra bibliotek进气谐振增压系统是利用进气流惯性 产生的压力波，提高进气压力，增加进气 量。 • 增压可以提高发动机的动力性能，降低 油耗及排污。
进气谐振增压工作原理
• 当进气门迅速关闭时，在进气流的惯性力作用下，气流仍 会向气门方向流动，使进气门附近的气体压缩，压力上升， 随即被压缩的气体因压力较高而向反方向膨胀流动，当膨 胀气体波传到进气管口时，因受到外界大气压的阻挡，被 反射回来，如此往复，在进气门和进气管口之间的管道中 形成压力波。如果使这个压力波与进气频率（转速）谐调， 即可使进气管内的气体产生谐振，就会在进气门关闭之前， 在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气门处的气压增 高，进气增多。 • 谐振压力波的波长与进气管的长度成正比。波长较大的谐 振压力波有利于发动机中、低转速区进气增压，反之，则 有利于发动机高速范围内的进气增压。