汽车概论——第5章-发动机之进排气系统.ppt

汽车构造图册汽车构造图册作作者：者：(日本日本)细川武志编细川武志编魏朗译魏朗译 出出版版社：人民交通出版社社：人民交通出版社 出版日期：出版日期：2005年1月版次：版次：1ISBN：711405343页数：页数：260开本：开本：16开5/12/20245/12/20241 1.5/12/20245/12/20242 2.进气系统组成进气系统组成空气滤空气滤清器清器进气进气歧管歧管 空气滤清空气滤清器器 进气支管进气支管 空气流量空气流量计计 5/12/20245/12/20243 3.提供清洁新鲜空气提供清洁新鲜空气提供合适浓度的混合气提供合适浓度的混合气进气均匀充分地分配到各个气缸进气均匀充分地分配到各个气缸进气系统的功用进气系统的功用5/12/20245/12/20244 4.空气滤清器空气滤清器1.1.功用功用滤除滤除空气中的杂质或灰尘，让洁空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸净的空气进入气缸削减进气噪声削减进气噪声5/12/20245/12/20245 5.2.2.空气滤清器类型空气滤清器类型油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器纸滤芯空气滤清器纸滤芯空气滤清器离心式及复合式空气滤清器离心式及复合式空气滤清器5/12/20245/12/20246 6.油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器5/12/20245/12/20247 7.纸滤芯空气滤清器纸滤芯空气滤清器干式纸滤芯干式纸滤芯可反复使用，恶劣环可反复使用，恶劣环境下工作不可靠，一境下工作不可靠，一般维护周期为般维护周期为5000500010000km 10000km 湿式纸滤芯湿式纸滤芯使用寿命长、吸附杂使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效质的能力强和滤清效果好，但不能反复使果好，但不能反复使用，需定期更换用，需定期更换 广泛用于汽车发动机上广泛用于汽车发动机上5/12/20245/12/20248 8.碟形螺母碟形螺母滤芯滤芯进气导进气导流管流管金属金属网网滤滤纸纸纸滤芯空气滤清器结构纸滤芯空气滤清器结构5/12/20245/12/20249 9.离心式及复合式空气滤清器离心式及复合式空气滤清器5/12/20245/12/20241010.空气滤清器进气导流管和谐振器空气滤清器进气导流管和谐振器 增强谐振增强谐振进气效果进气效果 要有较大要有较大的容积的容积 保证空气保证空气有一定流有一定流速速空气滤清空气滤清器器后导流管后导流管谐振谐振室室前导流管前导流管橡胶波纹橡胶波纹管管 5/12/20245/12/20241111.进气歧管进气歧管 功用功用将空气将空气-燃油混合气或燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸分配到各个气缸 要求要求进气歧管内气体流道的长进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等度应尽可能相等减小气体流动阻力，提高减小气体流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内进气能力，进气歧管的内壁应该光滑壁应该光滑5/12/20245/12/20241212.5/12/20245/12/20241313.组成组成：进气支管或进气导流管与一定：进气支管或进气导流管与一定容积的谐振室容积的谐振室 进气波动效应进气波动效应：特定转速，压力波，：特定转速，压力波，增加进气量。增加进气量。特点特点 工作可靠，成本低；工作可靠，成本低；增加特定转速下的进气量和转矩增加特定转速下的进气量和转矩 谐振进气系统谐振进气系统5/12/20245/12/20241414.功用功用利用进气波动效应利用进气波动效应,尽量缩小发动机在尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别高、低速运转时进气速度的差别 要求要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管的进气歧管 在中、低转速和中、小负荷时配用细在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管长的进气歧管 可变进气歧管可变进气歧管5/12/20245/12/20241515.可变进气歧管类型可变进气歧管类型1 1）可变长度进气歧管可变长度进气歧管 根据发动机转速和负根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管 转换阀转换阀转换阀控转换阀控制机构制机构电子控制电子控制装置装置节气门节气门低速低速高速高速5/12/20245/12/20241616.2 2）双通道可变进气岐管双通道可变进气岐管 中、低转速中、低转速高转速高转速旋转阀旋转阀喷油器喷油器进气道进气道5/12/20245/12/20241717.发动机排气系统发动机排气系统功用功用减小阻力和降低噪声，排废气减小阻力和降低噪声，排废气单排气系统单排气系统双排气系统双排气系统 排气管（包括排气歧管、总管等）排气管（包括排气歧管、总管等）催化转换器催化转换器排气消声器排气消声器类型类型组成组成5/12/20245/12/20241818.排气系统类型排气系统类型排气尾管排气尾管消声器消声器催化转换器催化转换器排气歧管排气歧管叉形管叉形管连通道连通道单排气系单排气系统统双排气系双排气系统统5/12/20245/12/20241919.单排气系统组成单排气系统组成主消声器主消声器排气尾管排气尾管催化转换器催化转换器后排气管后排气管副消声器副消声器排起歧管排起歧管5/12/20245/12/20242020.排气歧管排气歧管材料材料铸铁、球墨铸铁铸铁、球墨铸铁 不锈钢不锈钢 形状形状排气歧管应长，排气歧管应长，各缸歧管应相互各缸歧管应相互 独立，长度相等独立，长度相等。5/12/20245/12/20242121.消声器消声器功用功用降低压力、衰减脉动以消除排气噪声降低压力、衰减脉动以消除排气噪声材料材料镀铝钢板、不锈钢板镀铝钢板、不锈钢板组成组成由共振室、膨胀室、管子和吸声材料由共振室、膨胀室、管子和吸声材料工作原工作原理理排气经过管子流入膨胀室，排气不排气经过管子流入膨胀室，排气不断改变流动方向，使噪声得到削减断改变流动方向，使噪声得到削减5/12/20245/12/20242222.汽车排污来源汽车排污来源排气管排出的废气排气管排出的废气（CO、HC、NOx和颗粒和颗粒）汽油蒸汽的挥发汽油蒸汽的挥发（以（以HC为主为主）曲轴箱窜气（曲轴箱窜气（以以HC为主为主）5/12/20245/12/20242323.催化转换器催化转换器功用：功用：利用催化剂的作用将排气中利用催化剂的作用将排气中CO、HC、Nox转换为对人体无害转换为对人体无害的气体。的气体。5/12/20245/12/20242424.氧化催化氧化催化 转换器转换器 将排气中的将排气中的CO和和HC氧化为氧化为CO2和和H2O，以二次空气作为氧化以二次空气作为氧化剂剂 三效催化三效催化 转换器转换器 以排气中的以排气中的CO和和HC作作为还原剂，把为还原剂，把NOx还原还原为氮（为氮（N2）和氧）和氧O2），），而而CO和和HC在还原反应在还原反应中被氧化为中被氧化为CO2和和H2O催化转换器类型催化转换器类型5/12/20245/12/20242525.排气再循环系统（排气再循环系统（EGREGR）功用功用把排出的把排出的废气回送到进废气回送到进气管，与新鲜气管，与新鲜混合气一起再混合气一起再次进入气缸，次进入气缸，减少了减少了NOx的的生成量。生成量。排气排气管管进气进气管管EGR阀阀5/12/20245/12/20242626.强制曲轴箱通风系统（强制曲轴箱通风系统（PCVPCV）空气滤清器空气滤清器曲轴曲轴箱箱PCV阀阀功用功用防止曲轴防止曲轴箱气体排放到箱气体排放到大气中大气中组成组成空气滤清空气滤清器、空气软管器、空气软管曲轴气体软管、曲轴气体软管、PCV阀阀5/12/20245/12/20242727.5/12/20245/12/20242828.5/12/20245/12/20242929.PCV PCV 阀工作过程阀工作过程发动机不工作发动机不工作怠速或减速怠速或减速部分节气门开度部分节气门开度发动机大负荷发动机大负荷5/12/20245/12/20243030.汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统功用：功用：将汽将汽油蒸气收集油蒸气收集和储存在碳和储存在碳罐内，送到罐内，送到气缸内烧掉气缸内烧掉组成组成：碳罐、：碳罐、气液分离器气液分离器油油箱箱气液气液分离器分离器碳碳罐罐浮子室浮子室5/12/20245/12/20243131.汽油蒸发控制系统工作原理汽油蒸发控制系统工作原理5/12/20245/12/20243232.发动机增压系统发动机增压系统5/12/20245/12/20243333.发动机增压功用发动机增压功用增压增压将空气预先压缩后供入气缸，以提高空将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量气密度、增加进气量功用功用进气量增加，可增加循环供油量，进气量增加，可增加循环供油量，从而可增加发动机功率从而可增加发动机功率可以改善燃油经济性可以改善燃油经济性可以得到良好的加速性可以得到良好的加速性5/12/20245/12/20243434.发动机增压类型发动机增压类型机械增压机械增压涡轮增压涡轮增压气波增压气波增压与发动机容易匹配，结构紧与发动机容易匹配，结构紧凑，燃油效率高凑，燃油效率高经济性好，排放少噪声低，但经济性好，排放少噪声低，但顺态响应差，低速加速性差顺态响应差，低速加速性差低速转矩特性好，但体积大，低速转矩特性好，但体积大，噪声高噪声高5/12/20245/12/20243535.1.机械增压机械增压机械增压器机械增压器1）齿轮增速器）齿轮增速器驱动驱动2）传动带及电磁）传动带及电磁离合器驱动离合器驱动齿轮齿轮增速增速器器增压增压器器空空气气增压增压器器电电磁磁离离合合器器5/12/20245/12/20243636.机械增压器（罗茨式压气机）机械增压器（罗茨式压气机）5/12/20245/12/20243737.2.涡轮增压涡轮增压涡轮增压器（涡轮增压器（Turbo）涡轮机涡轮机排排气气管管压气机压气机进气管进气管利用利用废气涡轮机废气涡轮机，带动与其带动与其同轴安同轴安装的压气机装的压气机叶轮叶轮工作，新鲜空气工作，新鲜空气在压气机内增压在压气机内增压后进入气缸后进入气缸5/12/20245/12/20243838.5/12/20245/12/20243939.3.气波增压气波增压气波增压器气波增压器进气管进气管转动带转动带排气管排气管气波增压器气波增压器转子转子由曲轴经传动由曲轴经传动带驱动带驱动气波增气波增压器转子，压器转子，利利用用排气压力波排气压力波使空气受到压使空气受到压缩，以提高进缩，以提高进气压力气压力5/12/20245/12/20244040.5/12/20245/12/20244141.4.复合增压复合增压机械增压与涡轮增压适机械增压与涡轮增压适当结合当结合串联复合增压串联复合增压并联复合增压并联复合增压空气先涡轮增压，中冷器空气先涡轮增压，中冷器降温，再机械增压降温，再机械增压 主要用于高增压发动机上主要用于高增压发动机上由机械增压和涡轮增压同由机械增压和涡轮增压同时供给增压空气时供给增压空气低速主要靠机械增压，而低速主要靠机械增压，而在高速主要靠涡轮增压在高速主要靠涡轮增压5/12/20245/12/20244242.汽油机增压发展汽油机增压发展1.汽油机增压比柴油机增压困难原因汽油机增压比柴油机增压困难原因1）汽油机增压后爆燃倾向增加）汽油机增压后爆燃倾向增加2）增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大）增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大3）汽油机，转速和功率范围宽广，致使涡）汽油机，转速和功率范围宽广，致使涡轮增压器与汽油机的匹配相当困难轮增压器与汽油机的匹配相当困难4）涡轮增压汽油机的加速性较差）涡轮增压汽油机的加速性较差5/12/20245/12/20244343.2.汽油机增压的改进汽油机增压的改进1）电喷汽油机增压电喷汽油机增压，克服了化油器式发动，克服了化油器式发动机与涡轮增压器匹配的困难机与涡轮增压器匹配的困难2）应用点火提前角自适应控制应用点火提前角自适应控制，来克服由，来克服由于增压而增加的爆燃倾向于增压而增加的爆燃倾向3）对增压后的空气进行中间冷却对增压后的空气进行中间冷却，提高功，提高功率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃4）采用增压压力调节装置采用增压压力调节装置5/12/20245/12/20244444.涡轮增压系统涡轮增压系统单涡轮增压系统单涡轮增压系统一个涡轮增压器一个涡轮增压器双涡轮增压系统双涡轮增压系统两个涡轮增压器并列两个涡轮增压器并列布置布置5/12/20245/12/20244545.单涡轮增压系统单涡轮增压系统空气滤清空气滤清器器压气机压气机涡轮机涡轮机中中冷冷器器节气门节气门进气进气旁通阀旁通阀排气排气旁通阀旁通阀5/12/20245/12/20244646.中冷器的工作中冷器的工作5/12/20245/12/20244747.双涡轮增压系统双涡轮增压系统空气滤清空气滤清器器中冷器中冷器增压器增压器增压器增压器喷油器喷油器火花塞火花塞5/12/20245/12/20244848.涡轮增压器涡轮增压器离心式压离心式压气机气机径流式涡径流式涡轮机轮机中间体中间体压气机压气机增压器轴增压器轴涡轮机涡轮机5/12/20245/12/20244949.增压压力调节增压压力调节进气进气旁通阀旁通阀排气排气旁通阀旁通阀在涡轮增在涡轮增压系统中都压系统中都设有设有进气旁进气旁通阀和排气通阀和排气旁通阀旁通阀，用，用以控制增压以控制增压压力压力5/12/20245/12/20245050.排气旁通阀及其控制装置排气旁通阀及其控制装置排气排气旁通阀旁通阀膜盒膜盒压气机压气机排气管排气管涡轮机涡轮机结构：结构：膜盒分左膜盒分左右室，右室连压右室，右室连压气机出口，左室气机出口，左室在有弹簧膜片上。在有弹簧膜片上。膜片经杆连排气膜片经杆连排气旁通阀。旁通阀。5/12/20245/12/20245151.当压气机出口压力当压气机出口压力低，膜片在膜片弹低，膜片在膜片弹簧作用下移向右室，簧作用下移向右室，使排气旁通阀关使排气旁通阀关当增压压力高，膜当增压压力高，膜片左移，排气旁通片左移，排气旁通阀开，部分排气直阀开，部分排气直接排入大气接排入大气从而控制增压压力从而控制增压压力及涡轮机转速及涡轮机转速排气旁通阀工作原理排气旁通阀工作原理5/12/20245/12/20245252.涡轮增压器的润滑及冷却涡轮增压器的润滑及冷却机油机油进口进口机机油油出出口口冷却液冷却液进口进口冷却液冷却液出口出口水水套套润滑：润滑：机油自主油机油自主油道，进入增压器，道，进入增压器，润滑和冷却增压器润滑和冷却增压器轴和轴承。后返回轴和轴承。后返回油底壳油底壳冷却：冷却：涡轮机侧设涡轮机侧设置冷却水套，并用置冷却水套，并用软管与发动机的冷软管与发动机的冷却系统相通却系统相通5/12/20245/12/20245353.涡轮增压器的润滑及冷却涡轮增压器的润滑及冷却5/12/20245/12/20245454.思考题思考题1.1.何谓增压何谓增压?增压有几种基本类型增压有几种基本类型?各有何各有何优缺点优缺点?2 2汽油机增压有何困难汽油机增压有何困难?如何克服如何克服?3 3为什么要控制增压压力为什么要控制增压压力?在涡轮增压系在涡轮增压系统中是如何控制或调节增压压力的统中是如何控制或调节增压压力的?4?4如何对涡轮增压器进行冷却如何对涡轮增压器进行冷却?若冷却不良若冷却不良会产生什么后果会产生什么后果?课外课外5/12/20245/12/20245555.