发动机排气系统布置指南
(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。
发动机排气系统设计规范
发动机排气系统设计规范1 范围本规范规定了柴油车发动机排气系统的设计。
本标准适用于所有新开发的带发动机的车型。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 13094-2017 《客车结构安全要求》GB 7258-2017 《机动车运行安全技术条件》JB／T 1094 《营运客车安全技术条件》3 定义本文件所指排气系统，其定义为搭载传统汽、柴油或者天然气发动机的发动机排气系统，包括混合动力车型的发动机排气系统。
发动机排气系统由排气管路、催化消声器、后处理系统（包含尿素泵、填蓝罐、填蓝加热电磁阀、氮氧化物传感器等部件)、消声器悬置系统等组成。
随着环保法规对车辆排放的要求越来越高，排气系统在车辆的系统组成和系统设计中，越来越占有重要的地位。
为使排气系统满足各阶段国家及地方法规的要求，提高对排气系统的设计和制造质量水平，需对车辆的排气系统的设计提出较规范的要求，以便在设计和制造过程中，参照执行。
3.1 催化消声器用于汽车尾气处理，是集气体净化、气体减噪等多功能于一体的设备。
一般情况下，设备前部设置曲面造型多孔盘片将会有利于降低气动噪音；而尾气净化（即NOx脱除），则依赖于尿素溶液喷雾蒸发和后部催化剂层的共同作用下的SCR反应工艺。
3.2 插入损失对于消音器来说，插入损失是指空间某固定点所测得的安装消声器前后的声压级或者声功率级之差。
3.3 排气背压指发动机排气的阻力压力。
一般在增压器废气口至消声器入口的管段处测得。
4 要求4.1 一般要求车辆产品的排气系统的配置和走向，依所配车辆、发动机的总体结构布置的需要来设计。
排气系统及其消声器的设计，应使排气阻力尽可能的小，以使其对发动机的功率损失尽可能小。
排气系统及其消声器要有较好的音质和较低的音强，即应有较大的插入损失。
排气系统及其消声器要有较好的外观和内在质量及较长的使用寿命。
发动机的进、排气系统
1、发动机控制单元
汽油发动机 – 发 动机中小负荷时 将一定量的废气 引入燃烧室参与 燃烧，怠速、全 负荷时不起作用。
2、废气再循环阀（电磁）
3、废气再循环阀（机械） 4、空气流量计 5、尾气净化装置 柴油发动机 – 发动机怠 速、中小负荷时将一定 量的废气引入燃烧室参 与燃烧，全负荷时不起 作用。
废气涡轮增压系统结构、检测、维修
废气涡轮增压系统结构、检测、维修
废气涡轮增压系统结构、检测、维修
增压控制系统功能
根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的
工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和
经济性的目的。
4、机械增压器
主要组成部分及工作原理 组成：压气转子、主
动从动齿轮、皮带轮。
4、燃油蒸发控制
功用
收集汽油箱的汽油蒸气，并 将汽油蒸气导入气缸参加 燃烧，从而防止气油蒸气 直接排出大气而防止造成 污染。同时，根据发动机 工况，控制导入气缸参加 燃烧的汽油蒸气量。
工作过程：活性碳罐吸收燃油蒸汽，通过控制单元控制碳
罐电磁阀的开启，在适合的发动机工况下将燃油蒸汽回收到 气缸内重新燃烧，减少燃油蒸发污染，提高车辆环保性能。
提高了整机的使 用动力性和经济 性。
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）
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。
强制通风：强制通风方式，将曲轴箱内的混合气通过
连接管导向进气管的适当位置，返回气缸重新燃烧，这样 既可以减少排气污染，又提高发动机的经济性。目前车用 汽油机都采用强制性通风，汽车用柴油机也逐渐采用强制 性通风。强制性通风可分为开式和闭式两种。
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。
车型部总布置科排气系统布置指南-王雯-20060926
编制日期：2020-6-17 编者：王雯版次：01 第1页共10页奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院车型部总布置科布置指南编制：王雯审核：批准：编制日期：2020-6-17 编者：王雯版次：01 第2页共10页一. 简述本指南介绍了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计以及开发的流程等。
适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车的排气消声系统设计。
二. 排气消声系统的布置原则及常用布置形式排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置等，典型的排气消声系统如图1所示。
排气系统具有以下一些功用：1．引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出；2．由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声；3．降低排气污染物CO,HC,NO X等的含量，达到排气净化的作用。
图1对一个完整的排气系统，从前到后，一般布置次序是：预催化器、补偿器（波纹管）、主催化器、前消声器、后消声器。
1．排气管：排气管用于连接以上不同部件，排气管分段以及连接方式主要根据安装和维修方便确定。
2．连接法兰：如果补偿器采用球面法兰，一般不把球面法兰布置在催化器之前。
3．催化器：对于满足欧Ⅱ及以下排放标准的排气系统，由于欧Ⅱ标准不涉及冷启动阶段的排放限制，所以一般可不采用预催化器而只采用一个主催化器；对于满足欧Ⅲ及以上排放标准的排气系统，一般在排气歧管出口处布置预催化器（CCC，即Closed Couple Catalyst）或者在预催化器前的排气管段采取良好的保温措施。
主催化器一般布置在车身底板下，所以又叫底板下催化器（Under Floor Catalyst）。
催化器的形式主要有：3.1 底盘下置式催化器图2编制日期：2020-6-17 编者：王雯版次：01 第3页共10页优点：布置空间较为宽广；缺点：因为离发动机排气出口的距离相对较远，催化器的起燃时间较长，所以发动机在启动时的排放值相对比较高。
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。
汽车发动机排气系统
汽车发动机排气系统
汽车发动机排气系统是指收集和排放废气的系统，主要由排气歧管、排气管、消声管、尾管和共鸣器等组成。
排气歧管是连接发动机排气孔的部件，将各缸的排气歧管汇集在一起，使废气能够通过排气管顺利排出。
在设计排气歧管时，会尽可能使每个气缸的排气阻力相同，以保证每个气缸的排气顺畅。
当汽油和空气混合后进入发动机燃烧，会产生高温高压气体推动活塞。
当气体的能量被释放后，对发动机就不再有价值，这些气体就变成了废气，被排出了发动机。
废气从气缸排出后，会立即进入排气歧管，然后通过排气管排出。
催化转化器是排气系统中的重要组成部分，它含有铂、铑、钯等贵金属元素，能够将废气中的有害物质转化为无害物质，如将一氧化碳和碳氢化合物转化为二氧化碳和水，将氮氧化物还原成氮气。
此外，消声管和尾管等部件也起到降低噪音和净化废气的作用。
整个排气系统在设计和制造过程中需要精确控制每个部件的尺寸、形状和材料，以确保废气的排放顺畅、噪音降低以及减少对环境的影响。
柴油机的排气系统
柴油机的排气系统柴油机是一种燃烧内燃机，是广泛应用于各种工业、农业、交通和航空部门的发动机类型之一。
与汽油发动机相比，柴油机在功率、扭矩、燃料经济性和可靠性方面均具有优势。
但是，柴油机的排气系统也面临着各种挑战，如排放废气、排气噪音和腐蚀等方面。
本文将探讨柴油机排气系统的构成、功能、问题和解决方法。
一、排气系统的构成柴油机排气系统包括进气歧管、排气歧管、排气管、消声器、废气再循环装置(EGR)、涡轮增压器和蒸汽排放系统等部件。
其中，涡轮增压器和EGR是常用的附属装置，可帮助提高柴油机的性能和燃烧效率。
进气歧管: 进气歧管是将空气引入发动机的部件，通常与排气歧管相连。
它的主要作用是提供发动机所需的空气，以满足燃油的燃烧需求。
排气歧管: 排气歧管是将燃烧废气从发动机排出的部件。
几乎所有的柴油机都配备了排气歧管，通常是连接在汽缸头部的管道系统。
排气管: 排气管是连接排气歧管和消声器的部件。
它的外观通常为圆形或椭圆形，其尺寸和形状对柴油机的性能和声音有着重要的影响。
消声器: 消声器是柴油机排气系统中影响声音的最重要的组成部分。
如同汽车上的消音器一样，柴油机消声器通过使废气经过一系列障碍物来降低排气噪音。
EGR: EGR是将部分燃烧废气再引入到发动机进气系统中，以降低NOx排放的系统。
这种系统可以改善燃烧的效率和节能，并且可以减少对环境的负面影响。
涡轮增压器: 涡轮增压器是一种通过回收废气能量来增加空气压力以提高柴油机效率的装置。
通过涡轮增压器，发动机可以生成更多的动力和扭矩，而且燃料经济性也会提高。
蒸汽排放系统: 蒸汽排放系统是一种通过将液体燃料转化为气体状态，使其排出发动机的废气中的装置。
这种系统可以减少柴油机的大气污染特别是颗粒物。
二、排气系统的功能柴油机排气系统的主要功能是引导废气从发动机中排出，以便达到更好的性能、更少的排放和更高的经济性。
排放废气: 排气管、消声器和废气再循环(EGR)系统是减少发动机废气排放的关键部分，可以降低氮氧化物、碳氢化合物和颗粒物等有害物质的排放。
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整车技术部设计指南96
第 9 章排气系统布置
9.1 概述
本布置指南制订了汽车排气系统布置流程及其要求，适用于奇瑞公司所有车型的排
气系统布置。
9.2 排气系统基本组成结构：
对一个完整的排气系统，从前到后，一般布置次序是：预催化器、补偿器（波纹管）、主催化器、前消声器、后消声器。
排气管用于连接以上不同部件。
排气管分段以及连接
方式主要根据安装和维修方便确定。
图一是S12+472车型排气系统布置：
图9.1
9.3 布置原则及间隙要求
9.3.1 布置原则
对于满足欧Ⅱ及以下排放标准的排气系统，由于欧Ⅱ标准不涉及冷启动阶段的排放
限制，所以一般可不采用预催化器而只采用一个主催化器。
对于满足欧Ⅲ及以上排放标
准的排气系统，一般在排气歧管出口处布置预催化器（即CCC，Closed Couple Catalyst）
或者在预催化器前的排气管段采取良好的保温措施。
主催化器一般布置在车身底板下，
所以又叫底板下催化器（Under Floor Catalyst）。
消声器有一级、二级、三级之分。
二级
消声应用最多，SUV、跑车等追求动力性的车辆一般才采用一级消声器。
对于二级消声，
我们将其分别称为前消声器和后消声器。
根据声学原理，消声器摆放在不同的位置，将
产生不同的消声效果，一般地，推荐如下的消声器摆放位置（见图9.2）：
整车技术部设计指南97
9.3.2 周边间隙要求
各相邻部件耐温在150℃以下的越远离排气系统越好，相对产生运动部件最少保证与
排气系统的间隙大于25mm。
9.4 试验验证
9.4.1 温度场试验
三元和排气管周边非金属件及管路的温度，均需要在温度场试验中进行验证，要求
温度在其材料使用温度上限以下。
各部件的温度限值如下表：
P 1 P 2
9.4.2 排气背压
整车技术部设计指南 98
根据《QC/T630-1999
汽车排气消声器技术条件》进行试验，测出 P1和 P2值，要
求不大于 26.7kpa 。
P 1――空管排气系统发动机的功率（kW ） P 2――带消声器时发动机功率（kW ）
9.4.3 排气功率损失
功率损失比按下面公式计算：
© = 式中， ©
*100%
P 1
――功率损失比
整车技术部设计指南99
9.4.4 排气噪声。