第四章 配气机构

D、适当控制“喘振” 当增压器转速达到一定值时或者说气体流速达到一 定马赫数时，流量反而会随着转速的上升而下降，当流 量下降到一定程度时，便会引起强烈的震动和噪声，俗 称“喘振”。 现代发动机都采用电子控制装置，通过传感设备 监控进气压力、流量、爆震、喘振、转速等参数，由电 脑发出指令，使点火错后、排气旁通阀打开，既可控制 爆震，又可消除喘振
电控发动机供气系统
三、主要机件： 1、空气滤清器： （1）、作用（实验说明） （2）、滤清方式：过滤式（干式、湿式）； 惯性式：离心式、变向式（干式变向、湿式变向） （3）、空气滤清器的类型： ①、按工作原理分 ②、按滤芯材料分 ③、按复合性分 ④、按级数分 （工机空气 滤清器见实物）
汽车用空气滤清器
（5）、机械增压：图中，机械增压器6为罗茨式压气机，由曲
轴带轮12经传动带和电磁离合器带轮11驱动。
当发动机在小负荷 下工作时，电控单元 ECU根据节气门位置传 感器3的信号使电磁离 合器断电，增压器停止 工作。与此同时，使进 气旁通阀5通电而开启， 即在不增压的前提下， 空气经旁通阀5以及旁 通管路进入气缸。 带中冷器和点火提 前角控制（不发生爆 燃）。
b、ECBV——electric control bypass valve，属于计算 机电控
现代发 动机的电控 单元根据压 气机出口处 增压压力传 感器大小控 制电磁阀通 电或断电， 以开闭排气 旁通阀
B——必要时采取中冷措施 增压中冷：增压后的空气温度升高，一则发动机进 入气缸内的空气密度下降，输出功率降低；二则还会引 起发动机爆燃。因此，对增压后的空气进行冷却，对提 高发动机功率、降低燃油消耗率、降低发动机热负荷和 减轻发动机爆燃倾向都有利。这是通过在压气机后面连 接一个中冷器实现的。在高增压柴油机上的增压系统中 也设有中冷器。
抗式消声灭火器
汽车抗式消声器
谐振室
复合式消声器
组合式消声灭火器实物外观结构
组合式消声灭火器单节结构与原理图
隔板 内隔管 烟囱
排气总管
壳体
吸音材料
Booster / Blower / Turbocharger 4、增压器： （1）、功用 （2）、目的： ①、增加进气密度， Boost Original ②、提高功率， ③、减少HC和CO的排放 （3）、反映增压程度的基本参数： ①、增压度： A、定义——增压后增长的功率与增压前功率的比值 B、表达式——
涡轮机
③、具体构造：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。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 有防止润滑油漏 入压气机或涡轮 机中的密封装置 等。
当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心离的作用下沿着压气机叶片 1之间形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流 速、压力和温度均有较大的提高，然后进入叶片式扩压管3。扩压管为渐扩形流道，空 气流过扩压管时减速增压，温度也有所提高。在扩压管中，空气所具有的大部分动能转 变为压力能。
C、良好的冷却措施 汽油机涡轮增 压器转速高、的热 负荷大，因此必须 在涡轮机一侧设置 冷却水套，并用软 水管与发动机的冷 却系连通。进水口 3和出水口4均在中 间体上。 如果只靠机油 和空气对涡轮增压 器进行冷却，则当 发动机在大负荷或 高转速工作之后， 如果立即停机，那 么机油可能因轴承 温度太高而燃烧。
罗茨式压气机工作原理如图示。当转子旋 转时，空气从压气机入口吸入，在转子叶片的推 动下空气被加速，然后从压气机出口压出。出口 与进口的压力比可达1.8，供气量与转速成正比。
思
考
1、为什么说增压器已成为现代内燃机的标 准配置？ 2、汽油机和柴油机哪种发动机更容易增 压？ 3、增压度和增压比有何不同？ 4、汽油机增压困难，为什么现代汽车也要 增压？
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，构成增压器转子，其转速高达10万~20万转/分，因 此，必须经过动平衡检验、调整。增压器轴一般用韧性好、强度 高的合金钢40Cr或18CrNiWA制造。 增压器轴承——车用发动机增压器轴承采用浮动轴承，实 际是套在轴上的圆环，圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有间隙， 形成双层油膜，圆环浮在轴与轴承座之间。在增压器工作时，圆 环在轴与轴承座之间缓慢转动。 增压器工作时产生轴向推力，由设置在压气机一侧的推力轴承 承受。
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②、增压比： A、定义——增压后 的空气压力与增压前 的空气压力之比 B、表达式——
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C、增压范围
（3）、增压器的类型： ①、按动力源分—— ★废气驱动式（又有定常增压式和脉冲增压式或气波增 压式） ★电力驱动式（个别高档小气车） ★机械驱动式（应用于小型汽油机） ②、按复合方式分—— ★串联式复合增压系统：空气先经过涡轮增压器提高压力 后，进入中间冷却器降温，再经机械增压器增压。这种 增压方式主要用于高增压发动机上。 ★并联式复合增压系统：由机械增压器和涡轮增压器同时 向发动机供给增压后的空气。在低速范围内主要靠机械 增压，而在高转速范围内主要靠涡轮增压。这种增压系 统使发动机低转速转矩特性得到改善。
电控汽油喷射式汽油机普及增压的原因——
1、克服了发动机和增压器匹配的困难。电控技术 的应用，可以方便地对汽油机增压系统进行爆燃 控制（即点火提前角控制）、放气控制（即增压 压力控制）和排放控制。
2、爆燃控制：应用点火提前角自适应控制系统克 服由于增压而增加的爆燃倾向。利用爆震传感器 检测爆燃信息，并传送给ECU，电控单元则发出 指令推迟点火时刻以消除爆震。待爆震消除后， 自适应地加大点火提前角，使发动机在最理想的 状况下工作
§4-2 配气机构
一、功用：按工作循环和发火次序的要求，定时开启和关 闭进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机） 或空气（柴油机）及时进入气缸，使废气及时 排出气缸。… 二、要求： 1、严格按工作顺序打开和关闭进排气门 2、严格按工作循环（配气相位）打开和关闭进排气门 3、足够高的充气效率 4、工作可靠 5、气门机构有良好的高速动力特性（传动链不飞脱、 不反跳、不提前落座）
第四章
配气机构
导入—— ①、同生物一样需要呼吸 ②、既包括配气机构又包括配气流程 ③、本章主要内容为：重要概念、基本组成、 主要机件、配气流程和特殊调整 ④、本章难点：抽象概念的理解，气门间隙的 调整 ⑤、见过本机构部分机件吗？
§4-1 配气流程
一、功用：按要求供给洁净、足量的空气，并尽可能多的 排出废气 二、配气流程：
汽油机增压的困难的原因—— 1、进气系统中节气门的存在使得发动机在低速小负荷时 压气机容易发生喘振—涡轮增压的困难。 2、汽油机增压后爆燃倾向增加。 3、汽油机混合气的过量空气系数小，燃烧温度高，增压 后发动机和涡轮增压器的热负荷高。 4、汽油机转速高，范围广，发动机和增压器匹配困难。 5、涡轮增压汽油机的加速性较差（增压器叶轮的惯 性），尤其是低速加速性差。
压气机的 构造原理
扩压管的作用是扩大由于 离心力而产生的气流动能， 并将其转化为压力。 涡壳的作用是收集从扩压 管中流出的空气，将其引 向压气机出口，空气在涡 壳中继续减速增压，完成 由动能转变为压力能的过 程。压气机叶轮由铝合金 精密铸造，涡壳也用铝合 金铸造。
涡轮机作用是将发动 机排气的能量转变为机械 功。径流式涡轮机由涡壳、 喷管、叶轮和出气道等组 成。 发动机排气经涡壳引导 进入叶片式喷管3。喷管 是由相邻叶片之间构成的 减缩形流道。排气流过喷 管时降压、降温、增速、 膨胀，使排气的压力能转 变为动能。从喷管高速流 涡轮机叶轮工作温度经常在900左右， 出的废气冲击叶轮1，并 并承受巨大的离心惯性力作用，所以 在叶片2所形成的流道中 采用镍基耐热合金钢或陶瓷材料制造。 继续膨胀做功，推动叶轮 陶瓷材料重量减轻2/3，可使涡轮增压 高速旋转。喷管叶片用耐 加速滞后的问题大大改善，但耐热冲 热和抗腐蚀的合金钢铸造 击性能差。 或机械加工成形。
②、原理： 将发动机发出的废 气引入涡轮机，废气的 能量推动涡轮机叶轮旋 转，并带动与其同轴安 装的压气机叶轮工作， 新鲜空气在压气机内增 压后进入气缸。 涡轮增压的最大优 点是燃油经济性好，并 可大幅度降低有害气体 的排放和噪声水平。缺 点是低速时排气能量低， 增压效果差，低速加速 性能较差。
压气机
罗茨式压气机 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 等组成。 在压气机前端 装有电磁离合器2 及电磁离合器带轮 1。有两个转子。 发动机曲轴带轮经 传动带、电磁离合 器带轮1和电磁离 合器2驱动其中一 个转子，而另一个 转子由传动齿轮7 带动。
罗茨式压气机有两叶（直线型）和三叶（螺 旋型）之分。三叶转子有较低的工作噪声及较好 的增压器特性。
机械涡轮增压孪式串联进气系统
压气机释压阀
机械式增压器
串 联 增 压 系 统
排 气 涡 轮 增 压 器
（4）、废气涡轮增压器的结构和工作原理 ①、组成：
单涡轮增压系统
六缸电控汽 油喷射式汽 油机常采用 双涡轮增压 系统，如图 示。其中， 不连续发火 的1、2、3 缸作为一组， 4、5、6缸 作为另一组， 每组三个气 缸的排气驱 动一个涡轮 增压器。
单双排气管路系统
双排气管系统
muffguisher 3、消声灭火器： （1）、功用： （2）、类型： ①、按原理分 ②、按结构分 （3）、构造： （4）、原理： （5）、实例：
按原理分： ★抗性消声器： 抗性消声器是在内部通过管道、隔板等 部件组成扩张室、共振室等各种消声单元室，声波在传 播时发生反射和干涉，降低声能量达到消声目的。抗性 消声器消声频带有限，通常对低、中频带消声效果好， 高频消声效果差，货车多采用抗性消声器。 ★阻性消声器： 是在内部排气通过的管道周围填充吸声 材料来吸收声能量达到消声目的的消声器。对中、高频 消声效果好，单纯用作汽车排气消声器较少，通常与抗 性消声器组合起来使用。 ★阻抗复合型消声器： 是分别用抗性消声单元和吸声材 料组合构成的消声器，它具有抗性、阻性消声器的共同 特点。对低、中、高频噪声都有很好的消声效果。