发动机及控制技术——进排气系统
第六章 掌握柴油机的进排气控制系统结构原理及检修方法
第六章 掌握柴油机的进排气控制系统 结构原理及检修方法
❖ ．学习目标 ❖ 1.掌握柴油机的空气预热系统 ❖ 2.掌握柴油发动机的进气控制系统 ❖ 3.掌握柴油机的增压控制系统 ❖ 4.掌握柴油机废气再循环控制系统 ❖ 5.掌握柴油机尾气净化处理系统
一、废气涡轮增压系统
废气涡轮增压系统的功用是利用废气的能量，通过增 压器将发动机的进气先进行压缩，使增压后的空气密度 增大，实际充入的空气量增加（见图6-18和图6-19）。 这样，可以向气缸内喷入更多的燃料并能获得充分燃烧 ，因此提高了柴油机的输出功率。
图6-18废气涡轮增压器在汽车上的应用
图6-19废气涡流增压系统示意图
的一种增压控制系统。典型的电子控制式惯性增压系统 如图6-27所示。它主要由各种传感器、电子控制单元、 电磁阀空气室空气控制气缸、控制阀等组成。
图6-27电子控制式惯性增压系统
一、废气再循环控制系统的作用
EGR系统工作时，将一部分废气引入进气系统， 与新鲜的燃油混合气混合，使混合气变稀，从而降 低了燃烧速度，燃烧温度随之下降，从而有效的减 少NOX的生成，如图6-28所示。其关键部件是EGR 阀，其实物如图6-29所示。
1.涡轮增压器的结构 涡轮增压器一般由涡轮部分、中间壳体、压气机部
分三大部分组成（见图6-20）。
图6-20废气涡轮增压器的组成
2.中冷器的结构 废气涡轮增压系统一般加装有中冷器，以便对从涡
轮增压器压气机出来的温度升高的空气进行冷却，以 提高空气的密度，提高发动机的充气效率。其实物如 图6-21所示。
二、可变截面涡轮增压器
可变截面涡轮增压器的结构如图2-23所示。
图6-23可变涡轮增压系统的结构
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。
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。
汽车发动机排气系统的原理与排放控制技术
汽车发动机排气系统的原理与排放控制技术汽车发动机的排气系统在车辆的动力性能、燃油经济性以及环境影响方面起着重要的作用。
它负责排放废气，同时也通过一系列的装置对废气进行处理，以减少对环境的污染。
本文将介绍汽车发动机排气系统的基本原理和常用的排放控制技术。
一、排气系统的组成汽车发动机排气系统由排气歧管、催化转化器、消声器和排气管组成。
排气歧管连接到发动机的排气口，将废气从每个汽缸中集中到一起。
催化转化器是一种排放控制装置，通过化学反应将有害物质转化为无害物质。
消声器的作用是减少排气系统产生的噪音。
排气管连接消声器和车辆后部，将废气排放到大气中。
二、排气系统的原理汽车发动机在燃烧燃料的过程中会产生废气，包括氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物等有害物质。
排气系统的主要目标是将这些有害物质转化为无害物质，并减少对环境的污染。
在发动机工作时，废气从每个汽缸中排出，并经过排气歧管集中到一起。
排气歧管的形状和长度会影响废气的流速和流向，从而影响发动机的动力性能。
合理的排气歧管设计可以提高排气能力，降低发动机排气时的压力损失。
废气进入催化转化器后，催化剂会触发化学反应，将有害物质转化为无害物质。
常用的催化转化器有三元催化器和氧化催化器。
三元催化器主要用于减少氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物的排放，而氧化催化器主要用于减少一氧化碳的排放。
排气系统中的消声器通过利用吸音材料和反射法降低排气噪音。
吸音材料可以吸收排气中的声波能量，而反射法则利用消声器内部的腔体结构将声波反射并消散，从而达到减少噪音的效果。
三、排放控制技术为了减少废气的排放，汽车制造商采用了多种排放控制技术。
首先是燃烧系统的优化。
通过调整发动机的点火时机、燃油喷射和进气控制等参数，可以提高燃烧效率，降低废气中有害物质的产生。
其次是尾气循环系统（EGR）。
尾气循环系统将一部分废气重新引入到进气道中，减少氮氧化物的生成。
这样可以有效地降低废气中的有害物质排放，并提高燃油经济性。
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。
汽车技术服务与营销《进排气系统(教案)》
进排气系统单元1：发动机进气系统理论教学〔2学时〕一、教学内容1．进气系统的组成及各组成局部的作用二、教学目标应知1．进气系统的组成2．空气滤清器的作用、维护及故障3．空气流量计的作用4．节气门作用1．进气歧管的结构形式2．进气谐波效应的含义及在可变进气系统中的应用应会1．发动机的进气系统的构造拆装2．掌握发动机的进气系统的作用、组成和工作原理难点1．进气谐波效应及可变进气技术三、教学方法通过大量的彩图、动画，配以实物进行理论的讲解，播放有针对性的录象片，最后学生动手拆装，在实操过程中进一步地讲解。
四、教学过程1．引出问题：发动机也需要“呼吸〞，那么究竟它是怎么“呼吸〞的呢？2．简要概述发动机进排气系统的作用，引出进气系统的组成；3．以发动机进气顺序引出空气滤清器的作用结构及维护，放一段录像；4．用PPT放出在一张典型发动机ECU图，说明空气流量计的作用；1．介绍节气门体的作用，简单说明几种不同的节气门及电子节气门；2．录像引出进气歧管的作用；3．进气谐波效应的概念引出可变进气概念。
此段内容比拟是难点，适当举例日产、奥迪和丰田等可变进气的特点。
五、问题与讨论1．简述进气系统组成及功用。
六、专业英语词汇空气过滤器：air cleaner七、小结1．进气系统的根本装置是：由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气歧管等组成的。
2．现代轿车上普遍使用纸质空气滤清器，带谐振腔的进气管。
可以通过改变进气歧管形状增加进气效率。
八、作业1．分析进气系统各部件组成。
单元2：发动机排气系统理论教学〔2学时〕一、教学内容1．排气系统的组成及各组成局部的作用2．发动机增压系统根本分类和原理二、教学目标应知1排气系统的组成和作用应会1发动机的排气系统的构造拆装2掌握发动机的排气系统的作用、组成和工作原理3了解发动机几种增压方式和根本原理难点1．发动机增压系统根本分类和原理三、教学方法通过大量的彩图、动画，配以实物进行理论的讲解，播放有针对性的录象片，最后学生动手拆装，在实操过程中进一步地讲解。
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)
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
量轻，但消音效果差，用于改装。
4. 排气尾管
作用： 引出废气 要求： 美观好看 不易生锈
6. 小结
排气系统的组成和作用？ 排气歧管的几种形式？ 三元催化转化器有什么作用？ 排气消声器有什么作用？ 排气尾管有什么作用？
4.4 增压系统
若很脏提前更换，不可用水清洗，要安装可 靠，不能漏气。 故障：
滤清器堵塞会使发动机充气效率降低，导 致功率下降，加速不良等故障。
空气滤清器视频2
2.பைடு நூலகம்空气流量计
空气流量计图
3. 节气门
节气门，是进气道中的一扇门 她能够，控制进气的多与少，只要开大与开小 发动机，是猛兽，油门开大会怒吼 节气门，管的就是这猛兽，少给点气它就温柔 节气门，怎么动，就看你右脚的前与后 加点油，咱们走……
进气谐波效应
一定的进气歧管长度、粗细使进气具有一 定的谐振频率，在某一转速范围内可有效提 高充气效率。即进气谐波和气门开闭节拍合 上了。 转速不在谐波范围内怎么办呢？ 改变进气歧管长度或粗细。 歧管越长越细，谐波越慢，适合低速； 歧管越短越粗，谐波越快，适合高速；
1. 改变进气歧管长度
日产可变进气系统
增压 就是将空气预先压缩后再供入气缸，以提 高进气密度、增加进气量的一项技术。一般可 增加功率10～60%,高的可增加两三倍。
增压的方法主要有: 废气涡轮增压、机械增压和 谐波增压等。废气涡轮增压应用广泛。
汽油机增压的问题: 1、爆燃倾向增加 2、发动机热负荷增大
增压小知识
增压的观念早在第一次世界大战时期的飞机便开 始使用。当飞机于10,000英呎（3048米）上空飞 行时，以自然进气只能吸入原发动机设计在地平 面上运转时的七成空气，因此须借助增压器的作 用，使得发动机有足够的空气燃烧，而可以维持 一定的动力。
1. 空气滤清器
作用： 空气滤清器相当于人的鼻子，能够把空气
中的灰尘滤掉，减少发动机气缸的磨损，若 无滤清器，发动机几万公里就得大修了。
另一个作用是减少进气噪声。
结构形式：
纸制滤芯式 — 应用广泛
油浴式 — 多尘环境车辆，如越野车
离心式
— 大货车
滤清器的维护及故障
使用： 每行使2万公里左右更换，每次保养时检查，
丰田可变进气系统
3. 小结
什么是进气谐波效应； 如何利用进气谐波效应； 奥迪可变进气的结构特点； 丰田可变进气的结构特点。
4.3 排气系统
组成：排气歧管、三元催化转化器、排气管、 消声器、排气尾管。
作用： 使燃烧废气清洁、彻底、安静地排出气缸。
排气系统组成图
奔驰排气管路
1. 排气歧管
排气歧管的设计决定排气系统的谐波效应，好 的排气歧管设计会令发动机排气顺畅，功率提高。
原厂结构考虑成本、噪声以及排放等因素设计 较保守，要想改善排气就得改装排气系统。
4-1 式排气歧管
四缸 机常 用结 构， 适合
高速。
6-2-1 式排气歧管
4-2-1 式排气歧管
当前改装常用结 构形式，能兼顾低 速和中高速排气谐 波需要，提高发动 机功率，性能较好。 也用于高性能汽车。
奥迪可变进气系统
1 - 油封 4 - O 型环 5 - 燃油分配管 8 - 上部冷却液管 10 - O型环 11 - 进气管
低速长气道提高扭矩
提高扭矩
带进气歧管转换的发动机扭矩曲线
固定式进气歧管的扭矩曲线
高速短气道提高功率
提高功率 带进气歧管转换的功率曲线
固定式进气歧管的功率曲线
2. 改变进气歧管粗细
第4章 进排气系统
主讲：王兆海
概述
进排气系统的组成及作用： 进气系统— 使新鲜空气清洁、顺畅、安静地
进入气缸，并且能计量、控制空气量。 排气系统— 使燃烧废气清洁、彻底、安静地
排出气缸。
4.1 进气系统
基本组成：空气滤清器、进气软管、空气流量计、 节气门、进气歧管等。
作用：使新鲜空气清洁、顺畅、安静地进入气缸， 并且能计量、控制空气量。
随后为了赛车和高效发动机的研发，使用排放废 气来推动的涡轮增压装置被开发了出來，由于使 用的是排放废气为动力，所以理论上並不会对发 动机原有的动力有任何的减少。
1. 废气涡轮增压
奥迪1.8T涡轮增压系统组成
奥迪涡轮增压系统图
奥迪涡轮增压器外观
奥迪涡轮增压器原理
尾气叶轮
通三元催化转换器 旁通阀
通压力调节控制单元
断电时，通道 通空气低压端
中冷器的作用
作用： 降低进气 温度和压 力，增大 充气效率， 减少爆燃 倾向。
奔驰涡轮增压器
奔驰涡轮增压器原理
2. 废气涡轮增压与机械增压
涡轮增压和机械增压的比较
涡轮增压： 利用废气能量，不损耗发动机功率，能降低
油耗，高速效果好，缺点是有“迟滞”现象；
2. 三元催化转化器
作用： 把废气中的 HC、CO 和 N0x转变为 H2O水和 CO2
催化转化器工作原理
空燃比对排放的影响
空燃比对转化效率的影响
催化转化器图
三元催化转化器视频
8-1-5501
3. 排气消声器
捷达排气消声器
消声器的本质与种类
本质：降低排气压力，衰减排气脉动 种类： 1.交错隔板式— 成本低，消音效果好，但阻力大，
进气叶轮 新鲜空气
通燃烧室
来自电磁阀N75的高压空气
燃烧室尾气 电磁阀N75的高压空气
空气增压过程
增压压力调整
增压压力调整过程
旁通阀
通电时，管路通 断电时，管路通
超速切断工况
超速切断工况
空气再循环机械阀
通电时，管路通 断电时，管路通
增压调节电磁阀
增压调节电磁阀
增压调节电磁阀N75插头
通空气高压端
节气门体
宝马V12发动机进气歧管
6. 小结
进气系统的组成； 空气滤清器的作用、维护及故障； 空气流量计的作用； 节气门作用； 进气歧管的结构形式。
4.2 可变进气歧管
进气歧管,你象一串香蕉,不能吃,其实 进气歧管,你是一件乐器啊,因为 新鲜的空气,是踩着进气门的节奏 嘭嚓嚓 嘭嚓嚓 嘭嚓嚓 …… 象优美的华尔兹,如大海的波涛 一波一波地、跳着、汹涌着进入气缸
机械增压： 利用曲轴带动增压器，损失发动机功率，增
加油耗，优点是无“迟滞”现象，反应快，动 力增长均匀，常称为超级增压 （Supercharger）。
3. 小结
什么是增压? 增压的方法有哪些? 奥迪增压系统的工作原理。