发动机构造讲义7

1、 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束第七章第七章 进排气系统及排气净化装置进排气系统及排气净化装置(目录）目录） 7.1 进气系统进气系统 7.2 排气系统排气系统 7.3 汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束第七章第七章 进排气系统及排气净化装置进排气系统及排气净化装置 发动机在工作过程中，气缸一方面要吸入可燃混发动机在工作过程中，气缸一方面要吸入可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机），另一方面必合气（汽油机）或空气（柴油机），另一方面必须把燃烧作功结束后的废气排除缸外，因此，发须把燃烧作功结束后的废气排除缸外，因此，发动机除了需

2、要一套配气机构来控制进排气门开启动机除了需要一套配气机构来控制进排气门开启和关闭外，还需要一套进排气系统。和关闭外，还需要一套进排气系统。 进、排气系统是在发动机工作循环时，不断地将进、排气系统是在发动机工作循环时，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，保证发动机连续运转。的废气排到大气中，保证发动机连续运转。 进、排气系统的基本装置是由空气滤清器、进气进、排气系统的基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。由于排放与噪管、排气管和排气消声器等组成。由于排放与噪声法规的要求，现代车用发动机，除了采取完善声法

3、规的要求，现代车用发动机，除了采取完善的燃烧等机内净化措施外，在传统的进、排气系的燃烧等机内净化措施外，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。统中又增加了不少机外净化的附件与装置。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.1 进气系统汽车发动机的进气系统由空气滤清器空气滤清器和进气歧管进气歧管两个基本部分组成。为了调整进气温度，特别是在化油器式汽油机上通常还装有进气预热系统或进气恒温系统。为了加强谐振进气效果，降低进气噪声，有的进气系统中还装有谐振器和谐振进气歧管。一些更先进的发动机上还装有能适应发动机转速和负荷变化，自动改变进气管容量的进气流速控制系统。对于汽

4、油机，进气系统中还包括了燃料供给系统中的部分装置，如化油器式汽油机的化油器，汽油喷射式汽油机的空气流量计、节气门体、喷油器等。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.1.1 空气滤清器空气滤清器 （一）空气滤清器结构 空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器外壳和滤芯等组成。现在广泛用于汽车发动机上的空气滤清器仍有多种结构形式。 1、油浴-离心式空气滤清器1碟型螺母；碟型螺母；2-滤清器盖；滤清器盖；3滤芯；滤芯；4滤清器体；滤清器体；5- 油池；油池；6- 中心管中心管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束2、干式纸质空气滤清器、干式纸质空气滤清器 干式纸质空气滤

5、清器被广泛用于各类汽车发动机上。 1滤清器盖；滤清器盖；2滤清器外壳；滤清器外壳；3滤芯；滤芯；4连接管；连接管；5密封圈密封圈 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束3、湿式纸质空气滤清器、湿式纸质空气滤清器 湿式纸质空气滤清器是把纸质滤芯放在特殊的油中浸渍处理，使其具有很强的吸附空气中杂质的能力，该滤清器是一种新型高效滤清器，能将空气中颗粒直径为6.66.8m的灰尘滤掉98%以上，滤纸上加工出许多细小的皱褶，使其过滤面积增大，又可降低空气流通阻力。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束4、离心式及复合式空气滤清器、离心式及复合式空气滤清器 离心式空气滤清器多用于大

6、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 1卡簧；卡簧；2纸滤芯；纸滤芯；3滤清器上盖；滤清器上盖；4蝶形螺母；蝶形螺母；5密封垫；密封垫；6、9、13密封圈；密封圈；7上体；上体；8出气口；出气口；10进气口；进气口；11旋流管；旋流管；12下体；下体；14集灰盘；集灰盘；15卡箍；卡箍；16旋流管螺旋导向面旋流管螺旋导向面 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束（二）空气滤清器进气导流管（二）空气滤清器进气导流管1空气滤清器外壳；空气滤清器外壳；2空气滤清器盖；空气滤清器盖；3滤芯；滤芯；4后进气导流管；后进气导流管；5前进气导

7、流管；前进气导流管；6谐振室谐振室 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.1.2 进气歧管进气歧管 1、进气歧管结构 对于化油器式或节气门体汽油喷射式发动机，进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。它的功用是将空气燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道。对于气道燃油喷射式发动机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。进气歧管必须将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，为此进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等。为了减小气体流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内壁应该光滑。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束节

8、气门体燃油喷射式发动机进气歧管节气门体燃油喷射式发动机进气歧管 1节气门体安装面；节气门体安装面；2废气再循环阀安装面；废气再循环阀安装面；3循环冷却液管；循环冷却液管；4进气歧管安装面进气歧管安装面 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束气道燃油喷射式发动机进气歧管气道燃油喷射式发动机进气歧管 喷油器安装位置喷油器安装位置 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束2、进气歧管加热、进气歧管加热 化油器式或节气门体燃油喷射式发动机进气歧管的温度很重要。温度太低，汽油将在管壁上凝结。因此，对这类发动机的进气歧管应进行适当的加热以促进汽油的蒸发。通常进气歧管利用发动机排气或循

9、环冷却液进行加热。 1化油器安装面；化油器安装面；2排气歧管；排气歧管；3进气歧管；进气歧管；4放油螺塞；放油螺塞；5热控阀调节手柄；热控阀调节手柄；6热控阀热控阀 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束3、谐振进气系统、谐振进气系统1进气导流管；进气导流管；2副谐振室；副谐振室；3空气滤清器；空气滤清器；4空气流量计；空气流量计；5主谐振室；主谐振室；6进气歧管进气歧管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束4、可变进气歧管、可变进气歧管 为了充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性特别是改善中、低速和中、小

10、负荷时的经济性和动力性的目的，要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；而在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管。可变进气歧管就是为适应这种要求而设计的。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束可变长度进气歧管可变长度进气歧管1空气滤清器；空气滤清器；2节气门；节气门；3转换阀；转换阀；4转换阀控制机构；转换阀控制机构；5发动机电子控制装置发动机电子控制装置 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束 双通道可变进气歧管双通道可变进气歧管1短进气通道；短进气通道；2转换阀；转换阀；3长进气通道；长进气通道；4喷油器；喷油器；5进气道；进气道；6进气门进气门 总目

11、录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.2 排气系统排气系统 现代汽车发动机排气系统由排气歧管、排气总管和排气消声器组成。在采用三元催化器降有害低排放的轿车发动机上，排气系统还包括三元催化器等装置。所以排气系统的作用是在尽可能低的排气流动阻力下，排出尽量少的有害物质，具有尽可能低的排气噪声。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束排气系统的组成排气系统的组成 1前消声器；前消声器； 2催化转化器；催化转化器；3中消声器；中消声器；4后消声器；后消声器；5排气歧管；排气歧管；6排气总管排气总管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束V型发动机排气系统型发动机排气

12、系统 1发动机；发动机；2排气歧管；排气歧管；3叉形管；叉形管；4催化转化器；催化转化器；5排气管；排气管；6消声器；消声器；7排气尾管；排气尾管；8连通管连通管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.2.1 排气歧管排气歧管 一般排气歧管由铸铁或球墨铸铁制造，最近以来采用不锈钢排气歧管的汽车愈来愈多，其原因是不锈钢排气歧管质量轻，耐久性好，同时内壁光滑，排气阻力小。 排气歧管的形状十分重要。为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气歧管做得尽可能的长，而且各缸支管应该相互独立、长度相等。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束

13、不锈钢排气歧管不锈钢排气歧管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束铸铁排气歧管铸铁排气歧管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.2.2 排气消声器排气消声器 发动机的排气压力约为0.3-0.5Mpa，温度约500-700，这表明排气有一定的能量。同时，由于排气的间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。若将发动机排气直接排放到大气中，将产生强烈的、频谱比较复杂的噪声，其频率从几十赫到一万赫以上。 排气消声器的功用是消减排气噪声。消声器通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动，使排气能量耗散殆尽。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束消声器的基本结构形式

14、消声器的基本结构形式a）吸收式；）吸收式；b）干涉式；）干涉式；c）扩张式；）扩张式；d）共振式）共振式 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束a) 前消声器；前消声器；b）中消声器；）中消声器；c）后消声器）后消声器1进气管；进气管；2前端盖；前端盖；3外壳；外壳；4纤维夹层；纤维夹层；5内壳；内壳；6多孔隔板；多孔隔板；7后端盖；后端盖；8出气管；出气管；9隔板；隔板；10带孔管；带孔管；11吸声材料；吸声材料；12带缝管带缝管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.2.3 排气净化装置排气净化装置 一、发动机的有害排放物 汽车排放的污染物主要有一氧化碳（CO）

15、、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOX）和微粒。 CO是燃油的不完全燃烧产物，是一种无色无臭无味的气体。 NOX主要是指NO和NO2产生于燃烧室内高温富氧的环境中。空气含NOX达10-20ppm可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。当NOX超过500ppm时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。 HC包括未燃和未完全燃烧的燃油和机油蒸气。HC和NOX在阳光照射下形成光化学烟雾，其中主要的生成物是臭氧（O3），它具有强氧化性，可使橡胶开裂，植物受害，大气能见度降低，并刺激人眼和咽喉。 微粒主要是指柴油机排气中的碳烟，而汽油机的排气微粒微不足道。微粒表面吸附的可浴性有机物对人的呼吸道有害。 当前汽车上装备的各

16、种排气净化装置便是为了降低上述污染物的排放。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束二、恒温进气系统二、恒温进气系统 恒温进气系统也称进气温度自动调节系统。它是由空气加热装置又称热炉和安装在空气滤清器进气导流管上的控制装置构成的.1热炉；热炉；2冷空气入口；冷空气入口；3排气支管；排气支管；4热空气出口；热空气出口；5热空气管；热空气管；6进气导流管；进气导流管；7真空控制膜盒；真空控制膜盒；8控制阀；控制阀；9温控开关；温控开关；10空气滤清器空气滤清器 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束恒温进气控制装置及空气滤清器恒温进气控制装置及空气滤清器 1-进气导流管；进

17、气导流管；2真空控制膜盒；真空控制膜盒；3真空软管；真空软管；4空气滤清器外壳；空气滤清器外壳；5、9密封圈；密封圈；6空气滤清器盖；空气滤清器盖；7滤芯；滤芯；8温控开关；温控开关；10双头螺柱；双头螺柱；11热空气管热空气管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束恒温进气控制装置工作原理恒温进气控制装置工作原理 1真空控制膜盒；真空控制膜盒；2膜片；膜片；3膜片弹簧；膜片弹簧；4温控开关；温控开关；5通气阀；通气阀；6真空软管；真空软管；7热空气管；热空气管；8热空气；热空气；9控制阀；控制阀；10进气导流管；进气导流管；11环境空气环境空气 总目录总目录 返回本章返回本章下一

18、页上一页结束结束3、二次空气喷射系统、二次空气喷射系统 很多汽车发动机装有二次空气喷射系统。虽然二次空气喷射系统有各种各样的结构，但其功用却基本相同，即利用空气泵将新鲜空气喷入排气道或催化转换器，使排气中的CO和HC进一步氧化或燃烧成为二氧化碳（CO2）和水（H2O）。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束1空气泵；空气泵；2旁通阀；旁通阀；3、5真空管；真空管；4分流阀；分流阀；6空气分配管；空气分配管；7空气喷管；空气喷管；8排气支管；排气支管；9排气管；排气管；10催化转化器；催化转化器；11单向止回阀单向止回阀 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束4、催化转

19、换器、催化转换器 催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NOX转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置，也称作催化净化转换器。 金属铂、钯或铑均可作催化剂。在化学反应过程中，催化剂只促进反应的进行，不是反应物的一部分。 催化转换器有氧化催化转换器和三效催化转换器。氧化催化转换器只将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O，因此这种催化转换器也称做二效催化转换器。必须向氧化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。三效催化转换器可同时减少CO、HC和NOX的排放，它以排气中的CO和HC作为还原剂，把NO，还原为氮（N2）和氧（02），而CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2

20、O。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束催化转化器的基本构造催化转化器的基本构造 1壳体；壳体；2减振密封衬垫；减振密封衬垫；3载体与催化剂载体与催化剂 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束5、柴油机微粒过滤器、柴油机微粒过滤器 微粒是柴油机排放的突出问题。对车用柴油机排气微粒的处理，主要采用多孔介质过滤的方案，即采用微粒过滤器（Diesel Particulate Filter，缩写DPF）。 微粒过滤器的滤芯有体积过滤型和表面过滤型两大类。前者主要用比较疏松的过滤体积容纳微粒，后者主要用比较密实的过滤表面阻挡微粒。体积过滤型滤芯虽然结构均匀，不易产生很高的热应

21、力，但很难兼顾高效率和低阻力，即在令人满意的效率和可以接受的阻力下，外形尺寸显得过大。表面过滤型滤芯一般单位体积的表面积很大，材料壁薄，既可获得较高的过滤效率，又可具有较小的阻力，但滤芯形状复杂，在很高的温度和温度梯度下易于损坏。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束壁流式蜂窝陶瓷滤芯壁流式蜂窝陶瓷滤芯 的微粒过滤器的微粒过滤器1陶瓷滤芯；陶瓷滤芯；2再生用电热丝再生用电热丝 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束1. 微粒过滤器的热再生微粒过滤器的热再生 热再生就是由外界提供附加能源，提高滤芯的温度，使沉积在滤芯中的微粒燃烧，恢复滤芯的洁净状态。常用的能源为燃油或燃

22、气燃烧器、电阻加热器和微波发生器。 （1）燃烧器再生 已经开发了用丙烷或柴油作为燃料、用电点火的燃烧器来引发DPF的再生。柴油燃烧器应用与柴油机相同的燃料，比较方便，但燃烧过程的组织比较困难，尤其冷启动时可能燃烧不良，引起二次污染。应用丙烷作为燃烧器的燃料容易保证完全燃烧，但需要单独的高压丙烷气瓶。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束1柴油机排出的柴油机排出的 未过滤排气；未过滤排气；2电点火器；电点火器；3燃烧器燃料供给系；燃烧器燃料供给系；4再生燃烧器；再生燃烧器；5陶瓷滤芯；陶瓷滤芯；6已过滤排气；已过滤排气；7助燃空气供给系统；助燃空气供给系统；8排气转换阀；排气转换阀

23、；9旁通排气管旁通排气管 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束（2）电阻电加热再生）电阻电加热再生 用电阻电加热供热再生可避免采用复杂昂贵的燃烧器，同时电加热可消除对任何二次污染的担心。为了提高电阻加热器的再生效率，一般力求使电阻丝与沉积的微粒直接接触。一种结构型式是把螺旋形电阻丝塞入进口一侧的蜂窝孔道中 . 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束（3）微波加热再生）微波加热再生 上述电阻加热与用燃烧器加热一样，均有徒然加热陶瓷块而浪费能量的缺点，而实际上有用的是把已沉积在滤芯中的微粒本身加热到着火温度。于是决定尝试利用微波选择性的加热碳烟微粒进行DPF的再生。烟粒能

24、以能量效率6070吸收频率为210GHz的微波。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束2. DPF的催化再生的催化再生 催化再生是利用催化剂降低柴油机微粒的着火温度和提高其氧化速度，使之能在柴油机实际使用条件下保证较高的DPF再生概率，保持较低的排气背压。在这种情况下，由于再生时滤芯温度过高或热应力过大而造成滤芯损坏的问题就不大可能发生。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束六、排气再循环（六、排气再循环（EGR）系统）系统 排气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气支管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热

25、，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOX的生成量。排气再循环是净化排气中的NOX的主要方法。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束a)真空控制真空控制EGR系统；系统；b)电控真空驱动电控真空驱动EGR系统；系统；c)闭环电控闭环电控EGR系统系统1真空驱动真空驱动EGR阀；阀；2排气管；排气管；3发动机；发动机；4进气管；进气管；5温度控制阀；温度控制阀；6电控真空调节器；电控真空调节器；7电控器；电控器；8EGR阀位置传感器；阀位置传感器；9电磁驱动电磁驱动EGR阀阀 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束带排气背压控制阀的带排气背压控制阀的EGR阀构造和

26、工作原理阀构造和工作原理 1排气控制阀排气控制阀 （开启）；（开启）；2真空室；真空室；3真空度节流孔；真空度节流孔；4进气管真空入口；进气管真空入口；5排气感应膜片；排气感应膜片；6导流板；导流板；7排气背压入口；排气背压入口；8空气入口；空气入口；9驱动膜片；驱动膜片；10背压控制阀弹簧；背压控制阀弹簧；11回位弹簧；回位弹簧；12滤网；滤网；13背压控制阀；背压控制阀；14在循环的排气；在循环的排气；15EGR阀阀 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束带阀位置传感器的线形位移电磁式带阀位置传感器的线形位移电磁式EGR阀结构阀结构 电控EGR系统的控制脉谱通过发动机的EGR标定试验确定。从最佳EGR率随发动机转速和负荷的关系，得出最佳EGR阀位置（或EGR的PWM信号占空比）随转速传感器信号和油门传感器信号的关系。再针对冷却液温度等参数进行修正。 总目录总目录 返回本章返回本章下一页上一页结束结束7.3 汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统 汽油箱和化油器浮子室中的汽油随时都在蒸发汽化，若不加以控制或回收，则当发动机停机时，汽油蒸气将逸入大气，造成