汽车构造（上册 第4版）课件：进排气系统与增压系统

进排气系统与增压系统进排气系统与增压系统第一节发动机的进气系统 第二节发动机的排气系统第三节增压技术 第四节机械增压 第五节涡轮增压 第六节气波增压2314567第一节发动机的进气系统

第一节发动机的进气系统

进气系统的功用是尽可能多地和尽可能均匀地向各气缸供给空气与燃油的混合气或纯净的空气。进气系统主要包括空气滤清器、进气总管和进气歧管。在燃油喷射式发动机中,进气系统还会安装空气流量计或进气歧管压力传感器等,以便对进入气缸的空气量进行计量。

一、空气滤清器

(一)空气滤清器的功用空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘,让洁净的空气进入气缸。另外,空气滤清器也有消减进气噪声的作用。(二)空气滤清器的结构空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、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有多种结构形式。1.油浴式空气滤清器2.纸滤芯空气滤清器3.离心式空气滤清器

二、空气滤清器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,如图6-4所示。图6-4空气滤清器进气导流管1—空气滤清器外壳2—空气滤清器盖3—滤芯4—后进气导流管5—前进气导流管6—谐振室

三、进气歧管

进气歧管将空气与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。一般化油器式或节气门体燃油喷射式发动机的进气歧管由合金铸铁制造,轿车发动机多用铝合金制造。2134567第二节发动机的排气系统一、单排气系统和双排气系统排气系统的功用是以尽可能小的排气阻力和噪声,将气缸内的废气排到大气中。排气系统主要包括排气歧管、排气管和消声器。一、单排气系统和双排气系统直列型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、催化转换器和消声器,最后由排气尾管排到大气中。这种排气系统称为单排气系统(图6-10)。图6-10单排气系统的组成1—排气歧管2—前排气管3—催化转化器4—排气温度传感器5—副消声器6—后排气管7—主消声器8—排气尾管二、排气歧管一般排气歧管由铸铁或不锈钢制造,不锈钢排气歧管质量小,耐久性好,同时内壁光滑,排气阻力小。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长,而且各缸歧管应该相互独立,长度相等。图6-12不锈钢排气歧管的结构三、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,在排气管内会引起排气压力的脉动。如果将发动机排气直接排放到大气中,势必会产生强烈的噪声。排气消声器的功用就是通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消减排气噪声。消声器用镀铝钢板或不锈钢板制造。图6-13主消声器的结构1—进口管2—外隔板3—外壳4—内壳5—内隔板6—出口管2134567第三节

增压技术第三节、增压技术

进气增压是将空气在进入气缸之前提高其压力,使空气密度升高从而最终增加进入气缸的空气量的一项技术。由于进气量增加,可相应地增加循环供油量,从而使发动机的最大功率升高,改善车辆的加速性。同时,增压还可以改善燃油经济性,作为控制排放的有效技术手段。根据驱动压气机的方式不同,增压器可分为机械增压、废气涡轮增压、电机驱动增压和气波增压等类型。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。废气涡轮增压是车用发动机广泛采用的一种增压方式,主要由涡轮机2和压气机3构成。将发动机排出的废气引入涡轮机,利用废气能量推动涡轮机旋转,由此驱动与涡轮同轴的压气机实现增压。第三节、增压技术

电机驱动增压有两种形式,即电动压气机(eBooster)和电辅助涡轮增压器(eTurbo)。电动压气机是与常规的废气涡轮增压器一起使用,在低负荷范围内可对发动机进行增压,而在高负荷时尽可能由常规涡轮增压器承担增压任务,此时电动压气机则借助于自行调节的旁通阀来实现旁通功能。电辅助涡轮增压器是将电驱动集成到常规的涡轮增压器中。电机位于两个轴承之间,而功率电子器件则直接配装于紧靠电机的壳体上。2134567第四节机械增压一、机械增压机械增压器根据压气机的工作原理分为机械离心式增压器、罗茨式增压器、滑片式增压器、螺旋式增压器和转子活塞式增压器等(图6-17)。图6-17机械式增压器的种类a)机械离心式b)罗茨式c)滑片式d)螺旋式e)转子活塞式1—初级变速带轮2—次级变速带轮3—电磁离合器4—增速行星齿轮系5—压气机6—进气口7—排气口8—外壳9—旋转活塞10—转子11—滑片12—驱动轴13—出口边缘14—二级工作室空气进口15—抽气导向器16—第一级工作室空气进口17—抽气元件18—外转子19—内转子20—工作腔Ⅲ

21—工作腔Ⅱ

22—工作腔Ⅰ二、罗茨式机械增压器在机械增压器中,罗茨式压气机最广为人知,其结构如图6-18所示。它由转子3、转子轴4、传动齿轮7、壳体9、后盖5和齿轮室罩8等构成。图6-18罗茨式压气机结构1—电磁离合器带轮2—电磁离合器3—转子4—转子轴5—后盖6—放油螺塞7—传动齿轮8—齿轮室罩9—壳体10—滚子轴承三、电磁离合器机械式增压器一般由发动机曲轴来驱动。车用发动机的工作转速范围为每分钟几千转,而增压器的工作转速范围为每分钟几万~十几万转。增压发动机的进气压力,即增压程度与增压器的转速有关,当增压器转速高时,进气压力也高,反之增压器转速低时进气压力也低。这种特性不利于增压发动机的低速转矩特性。因此,为了改善发动机的低速性能,通过发动机曲轴驱动增压器时,在两者之间设置增速器(变速器),以根据不同的发动机转速调整最适合的增压器工作转速,保证发动机的低速特性;同时在发动机高速时,降低增压器的转速,以免发动机过增压。为此,常采用离合器来控制。2134567第五节

涡轮增压第五节涡轮增压废气涡轮增压是通过发动机排出的废气能量推动涡轮增压器实现增压。根据涡轮回收废气能量的方式不同,废气涡轮增压系统可分为串联前复合增压、串联后复合增压以及并联复合增压等几种方式。一、涡轮增压器的结构及工作原理车用涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成(图6-24)。增压器轴5通过两个浮动轴承9支承在中间体14内。中间体内有润滑和冷却轴承的油道,还有防止机油漏入压气机或涡轮机中的密封装置等。图6-24涡轮增压器结构1—压气机蜗壳2—无叶式扩压管3—压气机叶轮4—密封套5—增压器轴6—进气道7—推力轴承8—挡油板9—浮动轴承10—涡轮机叶轮11—出气道12—隔热板13—涡轮机蜗壳14—中间体一、涡轮增压器的结构及工作原理1.离心式压气机离心式压气机由进气道6、压气机叶轮3、无叶式扩压管2及压气机蜗壳1等组成。叶轮包括叶片和轮毂,并由增压器轴5带动旋转。2.径流式涡轮机涡轮机是将发动机排气的能量转变为机械功的装置。3.转子涡轮机叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装在增压器轴上,构成涡轮增压器转子。4.增压器轴承增压器轴承的结构是车用涡轮增压器可靠性的关键之一。二、增压压力的调节在涡轮增压系统中都设有进气旁通阀和排气旁通阀,用以控制增压压力。排气旁通阀及其控制装置在增压器上的安装位置如图6-28所示。图6-28排气旁通阀及其控制装置在增压器上的安装位置1—控制膜盒2—连动杆3—排气旁通阀4—排气管5—涡轮机叶轮6—涡轮机蜗壳7—增压器轴8—中间体9—压气机蜗壳10—压气机叶轮11—连通管三、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进入增压器,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6-29)。在增压器轴上装有油封,用来防止机油窜入压气机或涡轮机蜗壳内。图6-29增压器的润滑与冷却1—机油进口2—机油出口3—冷却液进口4—冷却水套5—冷却液出口2134567第六节气波增压一、气波增压器构造气波增压器中有一个转子,沿其轴向开有许多梯形截面的气体流道。转子5悬臂地支承在两个轴承4上(图6-30),与增压器壳6以及前后端盖都不接触。一个端盖接低压空气管和高压空气管,称空气端盖1;另一个端盖接高压排气管和低压排气管,称排气端盖8。支承转子5的两个轴承4布置在空气端盖1中,以保证轴承得到良好的冷却。图6-30气波增压器结构1—空气端盖2—传动轴3—油封4—轴承5—转子6—增压器壳7—绝热层8—排气端盖二、气波增压器工作原理气波增压器的工作原理基于一种气体动力现象:当压缩波在管道内传播时,在管道的开口端反射为膨胀波,而在管道的封闭端则反射为压缩波;反之亦然,当膨