发动机进排气系统

nullnull 第5章 发动机的进、排气系统 5．1 概述 5．2 进气排气系统 5．3 发动机的增压 null 5．1 概述 功用：在内燃机工作循环时，不断地将新鲜空气或可燃混合气送人燃烧室，又将燃烧后的废气排到大气中，保证内燃机连续运转。 基本装置：空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器等组成。 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技术，成为发动机的重要组成部分。 null 5．2 进气排气系统 5．2．1 进、排气管 1．空气滤清器 功用：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。此外还能抑制内燃机的进气噪声。 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，为了降低有害气体的排放，还在空气滤清器上加装了一些附加装置。 视频null 纸质空气滤清器 由外壳，盖和滤芯组成。如图。纸质空气滤清器在含尘条件下正常使用寿命为20000～50000km。 null 2．进气管 进气管 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。 结构形式大致可归结为： 简单进气管 共振式进气管 带谐振腔的进气管 null 5．2．2 排气消声器 排气系统组成 由排气歧管、排气总管、催化反应器、排气消声器、排气尾管等。 要求：在尽可能低的排气流动阻力下，排出尽量少的有害物质；并在车辆的特定部位，以尽可能低的热辐射，尽可能低小的噪声排气。排气管内面应光滑，流通断面不要突变，外形尽量符合气流流线。 null null 5．2．3 排气的净化装置 汽车排放的有害物已构成大气污染的主要来源。其中包括对人体健康有害的物质主要是HC、CO、NOx.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、N0x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％。 null 机内净化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应器净化排放有害物，催化反应器是采用面容比很大的载体表面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NOx。进行反应而转化为无害的CO2、H2O的一种净化器装置。 排气催化反应器可分为两种，即还原型催化反应器和氧化型催化反应器。它们是在氧化铝的颗粒(多孔件)表面镀上铂、铑等催化剂或者在格状的氧化铝上镀上催化剂(整体型)。视频null 计量阀可随发动机运转状况自动调节吸人气缸的窜气量，其结构和原理如图5—8所示。在低速或小负荷时，窜气量少，此时，由于进气管真空度较高，阀门被吸向右方(图5—8a)，气流通路关小，吸入气缸的窜气量较少。 null 在净化排放有害物的方法中，主要采用 机内净化 机外净化 废气再循环装置(EGR)主要用于净化NOx，是利用废气中的一部分(5％～20％)再引入进气管到气缸。由于废气中含有H2O、CO2，使混合气热容量提高，从而使燃烧最高温度下降，NOx排出浓度减少。 PCV 装置 多用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是将油箱蒸发的气体通过装满活性炭的容器(炭罐>贮藏(吸附)起来，然后再导人进气系统并参加燃烧，防止排入大气污染环境。 null 5．2．4 混合气的预热装置 为促进混合气中燃油颗粒的蒸发，并防止油气在进气管壁凝结，常利用排气管中高温废气的热量对进气管入口处的可燃混合气进行预热。汽油发动机进、排气管铸在一起，依靠废气直接对进气管壁进行预热，其预热作用不能调节。 视频null 凡是能将内燃机进气的空气密度提高到高于周围环境的空气密度的一切方法，统称为增压。实现增压的装置称为压气机或增压器。 按实现增压所提供的能量，可分为 机械增压 废气涡轮增压 气波增压 5．3 发动机的增压null 5．3．1 机械增压 组成 曲轴驱动的压气机和相应的传动箱，机械增压压力越高，压气机消耗功率越大。 机械增压所用的压气机除离心式压气机外，还常用罗茨式、螺杆式和转子活塞式等多种容积式压气机null 5．3．2 气波增压 气波增压 利用气体质点和压力波以及压力波的反射特性，使排气和进气之间进行直接的能 量交换，以增大进气的密度。 组成 由转子、外体和前、后端盖等如左图。在转子上装有纵向叶片，两个叶片间形成梯形截面通道。转子两端有空气室和排气室，并通过端盖形成专门的定时窗口。 null 5．3．3 废气涡轮增压和增压器的冷却 1．废气涡轮增压器工作原理 工作原理如教材图5—15所示。柴油机排出的具有800～1000K高温和一定压力的废气，经排气管进入涡轮壳里的喷嘴环。由于喷嘴环的通过面积是逐渐收缩的，因而废气的压力和温度下降，速度被提高，使其动能增加。这股高速废气流，按一定的方向冲击涡轮，使其高速旋转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转得就越快，通过涡轮的废气最后排人大气。 null 2．涡轮增压器 涡轮增压器是利用内燃机排出的部分废气能量，通过涡轮，驱动压气机，使空气增压的一个装置。null 压气机叶轮的叶片形状有前弯叶片、径向叶片和后弯叶片。前弯叶片压缩比高，后弯叶片效率高，径向叶片强度高。叶轮常用铝合金精密铸造。叶轮通道不需加工。 null 径流式涡轮：废气从涡轮叶轮外缘径向流人涡轮，轴向流出。因此，也称径流内心式涡轮。在小流量工作条件下，径流式涡轮效率高，结构简单，可精密铸造，转动惯量小，适于变工况工作。 null 无叶片喷嘴，蜗壳兼有喷嘴作用，将燃气的压力能和热能部分地转换成动能，并使燃气以一定的角度进入涡轮叶轮。且可控制进入叶轮的燃气的流量、气流方向，以调整涡轮与压气机的配合功率。 null 浮动轴承是套在轴上的浮动环。环与轴，以及环与轴承座之间都有间隙，形成两层油膜。轴承本身也转动。内、外层油膜不但起减振和阻尼作用，而且可降低轴与轴承的相对速度，有利于减小油膜的漩涡和油层间的切线速度。