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发动机进排气系统.doc
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发动机进排气系统.doc
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汽车构造教案
课程名称 汽车构造 课时
授课班级 教学方式
讲授 多媒体教学
课 题
发 动 机 的 进 、 排
气系统
任课教师
教学目
的与要求
1.了解进、排气系统功用;
2.掌握轿车空气滤清器、消声器构造特点;
3.理解曲轴箱强制通风工作原理,废气再循环装置〔EGR〕工作过程;
4.了解机外净化采用催化反响器净化原理;
5.理解废气涡轮增压工作原理;
6.掌握涡轮增压器构造;
7.了解气波增压、机械增压工作特点;
8.了解了解带放气阀的涡轮增压系统调整过程。
9.了解曲柄连杆机构组成及功用;。
重、难点
曲轴箱强制通风工作原理,废气再循环装置〔EGR〕工作过程;
机外净化采用催化反响器净化原理;
废气涡轮增压工作原理;
掌握涡轮增压器构造;
气波增压、机械增压工作特点
主
要
容
第一讲
5.1 概述
1.进、排气系统作用:
进、排气系统是在燃机工作循环时,不断地将新鲜空气或可燃混合气送入燃
烧室,又将燃烧后的废气排到大气中,保证燃机连续运转。
2.进、排气系统的组成:
根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。
3.增压和增压技术:
由于排放与噪声法规的要求,现代车用燃机除了采取完善的燃烧等机净化措
施外,在传统的进、排气系统中又增加了不少机外净化的附件与装置。并且广泛
地采用了增压和增压技术,成为发动机的重要组成局部
5.2 进气排气系统
5.2.1 进、排气管
一.空气滤清器
空气滤清器功用:
就是滤去空气中的尘埃和杂质,将清洁的空气 (或空气与燃油的可燃混合气)
送入燃烧室,以减少活塞与气缸套之间、活塞组之间和气门组之间的磨损。抑制
燃机的进气噪声。对于汽油机,还可防止化油器回火时火焰向外扩展。在一些汽
油机上,为了降低有害气的排放。
空气滤清分为三种根本的滤清方法:
备注
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空气滤清器有惯性式、油浴式、过滤式三类。
惯性式是利用空气中所含尘土与杂质密度比空气大的特点,在空气吸入气缸
的途径中使其急速旋转或改变方向,在离心力或惯性力的作用下,将尘土与杂质
甩到外围而与空气别离;
油浴式它利用油浴把空气流在转折时甩出的尘土与杂质粘住,防止二次尘土
与杂质吸入;
过滤式是引导气流通过带有细小孔的滤芯把尘土与杂质挡在滤芯外面,如纸
质滤芯,金属丝滤芯.纤维,多孔瓷等。
惯性式空气滤清器以惯性原理构成的旋流器,它对去除空气中较大颗粒的尘
土特别有效,其滤清效率约 50%一 60%,常用作多尘土地区工作的车用燃机上
的空气粗滤器。
油浴式原理构成的油浴式空气滤清器,综合了惯性式和过滤式两种滤清原
理,其滤清效率达 95%~97%;
过滤式原理构成的纸质等空气滤清器,是在汽车,特别是在小轿车上用得十
分广泛的一种,其滤清效率可达 99.5%以上,且性能稳定。
纸质空气滤清器在标准含尘条件下正常使用寿命为 2 一 5 万千米。
二、进气管
1.进气管是连接空气滤清器和气缸盖进气道之间的管子。在汽油机上,有
时把化油器或电子喷射节气门阀体与气缸盖进气道间的管子称为进气管。
进气管,特别是自然吸气车用高速燃机进气管,对燃机的油耗、功率、扭
矩、排放等有重要。
2.分类:因而出现多种构造型式。大致可归结为:简单进气管、共振式进
气管和带谐振腔的进气管三种(图 6—13)。
简单进气管常用在车用柴油机和前几年的汽油机上,这种进气管构造简单,
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但由于进入各气缸的气流阻力、路程长短和气流方向、速度的差异,致使各气缸
进气不均匀。在电控喷射汽油机上由于喷油器直接在进气门附近喷射汽油,喷射
的油雾颗粒细小,进气管无需采取预热措施。
共振式进气管较细长,与各气缸相连的各个管于长度大体一致,能很好的匹
配。共振式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。进气效果的强弱取决于进气管长度,直径和燃机转速。
带谐振腔的进气管如图 5-2c 所示,有一个容积较大的谐振腔和无需过长的
进气管,就可得到较低的谐振频率。它与共振式进气管的区别在于其谐振频率不
必与进气冲程频率一样(或整数倍),但与谐振腔相连的各个短的进气管间的进气
间隔必须相等。改变谐振腔的容积,可调节燃机的最大扭矩和相应的转速,但不
可能在燃机整个转速围增加扭矩。带谐振腔的进气管还能降低进气噪声。
5.2.2 排气消声器
1.组成;
排气系统常由排气歧管、排气总管、催化反响器、排气消声器、排气尾管等
组成。
目前在轿车上流行的排气消声器(图 5—4)由前消声器 2,中消声器 4 和后消
声器 6 以及连接收等组成,并焊接成一个整体,以保持消声器的巩固性。
2.消音器原理:
前消声器采用谐振原理(图 5-4a).由三个大小不同的谐振室,彼此由穿孔
管 8 贯穿。穿孔管、隔板和断面的突变是谐振室的根本声学元件,它们作为声源
的发射体.彼此间利用声波的相互干预和在谐振室传播的声波又向这些声源反
射,从而到达消声的效果。谐振器对抑制低频声波特别有效。中消声器采用谐振
器和吸声原理(图 5-4b)。两室之间为突然膨胀,从反射孔流出的气体再在穿孔
管中折返后排出。采用吸声原理的后消声器(图 5—4c),在穿孔管外面装填了吸
声材料。轿车和载货汽车排气消声器的总容积分别相当于燃机排量的 4~10 倍和
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3~8 倍燃机排量和排气消声器型式而不同。
5.2.3 排气的净化装置
1.排气系统中的主要有害物质:
汽车的排放有害物质主要是 HC、CO、NO
x
。在有害物中,从发动机排气管
排出的废气中有 HC(约占总 HC 量的 55%)、CO、NO
x
等。从曲轴箱的窜气中有
HC(约占 25%),从油箱和化油浮子室蒸发的 HC(约占 20%)。
2.在净化排放有害物的方法
主要采用机净化处理和机外净化两种方法处理。
机净化处理方法主要是从改善燃料的雾化、蒸发、混合及分配以改善燃烧层
进气稀薄燃烧等。
机外净化采用催化反响器净化排放有害物,催化反响器是采用面容比很大的
载体外表上的催化剂作为触媒介质,像滤清器那样通过排气将有害成分 CO、HC
和 NO
x
进展反响而转化为无害的 CO
2
、H
2
O 的一种净化器装置。
3.排气催化反响器的种类:
排气催化反响器可分为两种,即复原型催化反响器和氧化型催化反响器。
催化反废器分为濒粘型的触媒反响器和锭钵型的触媒反响器(图 6—33)。它
们是在氧化铝的颗粒(多孔件)外表镀上铂、铑等催化剂或者在格状的氧化铝上镀
上催化剂(整体型)。
4。催化器的材料:
国外所使用的催化剂均系贵重金届,净化率高,寿命长但本钱高。因此 一般
使用在对排放控制很严的国家。通常在排气温度为 150ºC 时催化剂便起作用。假
设温度过高就会影响净化器的寿命和效果。因此,在反响器中部装有温度传感
器,当温度到达危险温度时(930ºC)可发出报警信号并使旁通阀自动开启,使高
温度气体经催化反响器而直接流入排气消声器。
国以瓷(多孔)作骨架,用氧化铝溶胶浸泡在骨架上经烧结而成,以稀土金属
作催化剂的净化装置。其净化率达 80%~90%,寿命达 50000km 以上。催化
反响器要使用无铅汽油.因排气中的铅化物会堵塞载体和覆盖催化剂外表而使活
性下降。
5.废气再循环装置〔EGR〕
作用:
废气 再循 环装 置〔 EGR 〕主 要用 于净 化 NO
x
,是 利用 废气 中的 — 局部
(5%~20%)再引入进气管到气缸。由于废气中含有 H
2
O、CO
2
,使混合气热容
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