(完整版)汽车发动机的进排气系统
进排气系统工作原理
进排气系统工作原理进排气系统是汽车发动机中非常重要的一个部分，它起到了排放废气和保证发动机正常运转的作用。
了解进排气系统的工作原理，能够帮助我们更好地理解汽车发动机的工作过程。
1. 进气过程进气过程是发动机正常工作的第一步。
当汽车行驶时，进气门会打开，使得外部空气通过进气道进入到气缸内。
进气道上通常会有一个空气滤清器，它可以过滤掉空气中的杂质和颗粒物，保证进入气缸的空气质量良好。
进入气缸的空气会与喷油器中喷入的燃油混合，在压缩过程后被点火，从而产生爆炸燃烧。
这个过程能够提供发动机所需的动力。
2. 排气过程排气过程是发动机工作的最后一步。
在燃烧过程中，发动机产生了大量的废气，这些废气需要被排出。
排气门会在适当的时机打开，将废气从气缸内排出到排气管中。
在排气管中，通常会安装一个催化转化器，它可以将一些有害物质转化为无害物质，减少对环境的污染。
排出废气后，排气门会关闭，进入下一个循环。
3. 汽缸压缩和爆炸燃烧进排气系统的工作原理与发动机的压缩与爆炸燃烧过程密切相关。
在进气过程中，活塞在下行过程中打开了进气门，气缸内充满了新鲜空气和燃料。
然后，活塞开始向上运动，同时进气门关闭，形成气缸内的压缩空间。
当活塞上行到接近顶点时，点火系统会引发火花，点燃混合气体，从而产生爆炸燃烧。
爆炸燃烧产生的高温高压气体将活塞向下推动，带动曲轴旋转，从而传递动力给汽车的驱动系统。
与此同时，排气门也开始打开，将废气排出。
4. 进排气系统的其他组成部分除了进气门和排气门外，进排气系统还包括一些其他重要的组成部分。
进气管：进气管的主要作用是将外部空气引导到气缸内。
它通常具有一定的长度和弯曲，能够优化空气流动，提高进气效率。
排气管：排气管主要用于将废气从气缸内排出。
排气管的设计和长度会影响废气的流动速度和排放效果。
消声器：消声器是进排气系统中的一个重要组成部分，它能够减少发动机产生的噪音，提升驾乘舒适性。
催化转化器：催化转化器是对废气进行净化处理的设备，它能够将一些有害物质转化为无害物质，减少对环境的污染。
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。
30
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
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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？
7
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。
8
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
汽车发动机的工作原理图解
活塞
排气门关闭
作功终了：温度 1500~1700 K， 压 力300~500 kPa
4·排气行程
作用：
进气门关闭
排出膨胀做功后的废气
过程：
排气门开启，进气门仍然
关闭，活塞从下止点向上 止点运动，曲轴转动 180°。排气门开启时， 燃烧后的废气一方面在汽 缸内外压差作用下向缸外 排出，另一方面通过活塞 的排挤作用向缸外排气
3·作功行程
作用：
进气门关闭
燃烧高温高压气体膨胀做功
过程：
当活塞接近上止点时，由
火花塞点燃可燃混合气， 混合气燃烧释放出大量的 热能，使汽缸内气体的压 力和温度迅速提高高温高 压的燃气推动活塞从上止 点向下止点运动，并通过 曲柄连杆机构对外输出机 械能。
瞬时最高：温度 2200~2800 K， 压 力3~5MPa
排气门
吸气行程
压缩行程 作功行程
排气行程
瞬时：温度 1800~2200K压力
喷油泵
5~10 MPa
二·二冲程汽油机的工作原理
火花塞 换气孔
压缩混合 气
排气孔
点火燃烧
曲轴箱
进气孔
进气
排气
压缩
进气
燃烧
排气
过程： 活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩，当活塞
继续上时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合气进入曲轴箱，活塞接 近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动 ，进气孔关闭，曲轴箱内的混合气受到压缩，当活塞接近下止点时， 排气孔打开，排出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的 混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。
排气门打开
活塞
残余废气
8章 进排气系统及排气净化装置
1滤芯； 2．滤清器外壳； 3一滤清器盖； 4．蝶形螺母 5．进气导流管； 6．金属网； 7一打褶滤纸； 8一滤芯下密封面； 9．滤芯上密封面
2.离心式及复合式空气滤清器 离心式空气滤清器多用于大型载货汽车上。在许多自卸车或矿山用汽车
上还使用离心式与纸滤芯式相结合的双级复合式空气滤清器(图8.3)。
图8.10 不锈钢排气歧管图
8.11 铸铁排气歧管
8.2.2 进气、排气歧管的布置
直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进人排气歧管，再由 排气歧管进入排气管、催化转换器和消声器，最后由排气尾管排到大气中。 这种排气系统称作单排气系统(图8.12)。
图8.12 单排气系统的组成
1排气歧管；2-前排气管；3．催化转换器；4钟气温度传感器；5．副消声器； 6．后排气管；7．主消声器；8排气尾管
图8.3 双级复合式空气滤清器
1．卡簧；2．纸滤芯；3一滤清器上盖；4．蝶形螺母；5．密封垫；6、9、 13罐f封圈；7．上体；8．出气口；10-进气口；11．旋流管；12．下体；
14．集灰盘；15一卡箍；16．旋流管螺旋导向面
3.进气导流管 在现代轿车上，为了增强发动机的谐振进气效果，空气滤清器进气导流管需要 有较大的容积。但是导流管不能太粗，以保证空气在导流管内有一定的流速， 因此，进气导流管只能做得很长(图8.5)，有利于实现从车外吸气。
1一控制膜盒 2一连动杆 3一排气旁通阀 4一排气管 5一涡轮机叶轮 6一涡轮机蜗壳 7一 增压器轴 8一中间体 9一压气机蜗壳 10一压气机叶轮 11一连通管
4.涡轮增压器的润滑及冷却 来自发动机润滑系统主油道的机油，经增压器中间体上的机油进口1进人增
压器，润滑和冷却增压器轴和轴承。然后，机油经中间体上的机油出口2返回 发动机油底壳(图8.24)
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
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《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。
汽车发动机构造详解-排气系统
消声器 叉形管 排气尾管
排气歧管
排气管
催化 转换器
2. 双排气系统
双排气系统特点
降低了排气系统内的压力，使发动机排气更为顺畅， 气缸中残余的废气较少
因而可以充入更多的空气-燃油混合气或洁净的空气， 发动机的功率和转矩都相应地有所提高
消声器
催化 转换器
连通道
二、排气歧管
作用
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
衰减排气压力 的脉动
消减排气噪声 降低排气温度
（500~700℃）
2. 排气歧管工作
排气歧管特点
铸铁或球墨铸 铁、不锈钢
排气歧管应尽 可能长，各缸 歧管应相互独 立，长度相等
消除排气干扰 现象
三、消声器
发动机排气参数
排气压力约为0.3～0.5MPa， 排气温度约500～700℃ 排气间歇性在排气管内引起排
气压力的脉动，直接排放到大 气中，将产生强烈的、频谱比 较复杂的噪声，其频率从几十 赫到一万赫以上
材料
铸铁或球墨铸铁 不锈钢
重量轻，耐久性好， 同时内壁光滑，排 气阻力小
1. 排气歧管形状
对排气歧管的要求
使各尽可能地利用排气惯性， 提高排气效率
排气歧管形状
排气歧气管做得尽可能长
各缸排支管应该相互独立、 长度尽量相等(如螃蟹脚状)
相互独立的各个支管都很 长，而且1、4缸排气歧管 汇合在一起，2、3缸汇合 在起，可以完全消除排气 干扰现象
壳体内用两个带孔隔 板隔成三个扩张室
扩张式消声器主要用 来消减中、低频噪声
前消声器为全金属结 构，构造简单，耐高 温、耐腐蚀，使用寿 命长
（2）中消声器
中消声器
发动机的进气与排气系统解析
发动机的进气与排气系统解析在汽车发动机中，进气与排气系统扮演着至关重要的角色。
进气系统负责将空气和燃料混合物引入燃烧室，而排气系统则将燃烧产生的废气排出。
这两个系统相互配合，共同实现汽车引擎的高效工作。
本文将对发动机的进气与排气系统进行详细解析。
一、进气系统进气系统的主要部件包括进气道、空气滤清器、进气歧管和气缸。
其工作原理如下：1. 空气滤清器：汽车进气系统中的第一道防线是空气滤清器。
其作用是过滤进入发动机的空气，防止灰尘、沙粒等杂质进入引擎，保护发动机运行顺畅。
2. 进气道：空气滤清器过滤后的空气通过进气道进入发动机。
进气道的设计可影响进气的流量和速度，进而影响发动机的性能。
3. 进气歧管：进入进气道的空气经过进气歧管分配到不同的气缸中。
进气歧管的结构和设计也会对发动机的性能产生一定的影响。
4. 气缸：空气进入气缸后与燃油混合，通过喷油器喷射形成可燃混合气。
然后，在火花塞的作用下，混合气被点燃，完成燃烧过程。
进气系统的设计和优化对发动机的性能和燃油经济性具有重要影响。
例如，增加进气道的直径和长度可以增加进气量，提高发动机的输出功率。
同时，采用进气可变门的技术可以实现进气道的变化尺寸，从而在不同转速下优化进气效果。
二、排气系统排气系统由排气歧管、催化转化器、消声器等组成，其功能是将燃烧后产生的废气排出发动机。
排气系统的工作原理如下：1. 排气歧管：燃烧后的废气从气缸中排出，在排气歧管中进行集中处理，将多个气缸的废气合并到一起。
2. 催化转化器：废气经过排气歧管后进入催化转化器，其中的催化剂能够将有害物质转化成无害物质，减少对环境的污染。
3. 消声器：排气经过催化转化器后进入消声器。
消声器通过设计和设置吸音材料，减少发动机排气产生的噪音。
排气系统的设计和优化可以降低发动机运行时的噪音，并减少废气对环境的污染。
例如，采用不同形状和尺寸的排气管可以改变排气流动的速度和压力，从而影响发动机的输出功率和扭矩。
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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。
捷达王发动机空气滤
空气滤清器结构
空气滤清器实物
二、进气管与排气管
1、功用：
进气管： 将化油器所供给的可燃混合气分别送到发动 机的各个气缸。
排气管： 汇集各气缸的废气，从排气消声器排出。
2、材料： 铸铁、铝合金
3、进、排气管的设计原则
一、进气管的设计原则
汽油机： 1、空气流动阻力尽可能小；
• 三元催化器的内部结构是蜂窝状管道设计. 在蜂窝管道壁 上有铂,铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化反应媒.
• 三元催化器的最佳工作温度为: 375~800C; 短时耐受温 度为 900C.
• 14.6~14.7空燃比的混合气在发动机汽缸内燃烧后流三元 催化器过滤, 转化成无害的气体排出.
三元催化器
曲轴箱强制通风装置
EGR
1.作用 净化NOx浓度，将部分废气引回气缸
进气恒温控制
机械增压系统
增压器的安装
废气涡轮增压系统
•发动机转速很高时，涡轮转速也很高，压缩空气量超出需要。 •发动机转速较低时，涡轮转速达不到所需要的转速，空气压缩不 足，发动机功率达不到要求。（增压滞后）
废气涡轮增压器
2、使燃油和混合器混合均匀；
3、将混合器均匀的分到各缸。
柴油机： 只考虑进气量尽可能多（不考虑进气 管内的燃油物化和蒸发问题）
二、排气管的设计原则
1、降低排气背压，排气阻力越小越好
进气歧管
出3水、口结构
进水口
排气歧管
排气 进气
桑塔纳发动机进排气管
简单进气管
结构简单、但由于进入各缸阻力。路程长短和气流方向，速度差 异进气不均。
涡轮增压器的润滑：
转子的工作转速高达每分钟数万转至二十多万转，需要有 单独的润滑油供应管路，并为浮动轴承提供油膜支撑。
叶片形式
浮动轴承
带放气阀增压调节机构
小结
进、排气系统的基本装置是由空气滤清器、进气管、排气 管和排气消声器等组成。
在净化排放有害物的方法中，主要采用机内净化处理和机 外净化处理两种方式。废气再循环装置（EGR）主要用于 净化NO x，闭式曲轴箱强制通风装置防止窜气，油箱汽油 蒸发气的排出控制装置将油箱蒸发的气体通过装满活性碳 的容用贮藏起来，然后再导入进气系统并参加燃烧，防止 排入大气污染环境。
2、分类：
惯性式： 利用气流在急速改变流动方向时，因尘土具有较大 的惯性而被清除分离。
过滤式： 利用气流通过金属网、金属丝、纤维、滤纸芯等狭 窄、曲折的滤芯通道时产生多次碰撞，使尘土被阻 挡或粘附在滤芯上。
综合式： 又被称为油浴式滤清器
桑塔纳发动机的空气滤清器
3、结构
滤清器盖
纸滤芯 空气入口
外壳 通化油器