进气系统

动机和自然吸气发动机反映的是发动机进气系统是否采
用增压方式。
一、进气系统
进气系统的作用是尽可能多、均匀地向各汽缸供给干净新鲜空气。
1. 进气系统的结构
现有轿车的进气系统包括进气导流管、空气滤清器、进气总管、节气门体和 进气歧管。车外空气温度比发动机罩下的温度低，一般采用较长的进气导流 管有利于实现从车外吸进密度较大的空气，同时也有利于应用进气谐振效应。 电控喷射式发动机在进气系统中设有空气流量计，有的发动机还装有谐振器 或可变进气歧管等。 1.1 空气滤清器 （1）空气滤清器的作用及组成 空气滤清器是对空气进行净化的装置，它由壳体和滤芯组成，滤芯布
机械增压器以实现大功率和高转矩输出。SVC 发动机采用5 缸1.6 排量，汽缸缸
68mm，冲程88mm，最大功率166kW，最大扭矩305N·m，综合工况油耗比常 规发动机降低30%，并能够满足苛刻的欧洲Ⅳ排放标准。
3.废气涡轮增压
3.1 工作原理与结构
废气涡轮增压器由涡轮机
和压气机等部分组成，涡 轮机进气口与排气歧管相
连，涡轮的排气口接在排
气管上。压气机进气口与 空气滤清器管道相连，压
气机的排气口接在进气歧
管上。涡轮和叶轮分别装 在涡轮机和压气机内，二
者同轴刚性连接。
3.2 离心式压气机
离心式压气机结构紧凑、质量小，在较宽的流量范围内具有较高的效率。 离心式压气机由进气道、叶轮、扩压器和压气机蜗壳组成。进气道的作用是 将外界空气导向压气机叶轮，为了降低流动损失，通道为渐缩形。空气在离心 力的作用下沿压气机叶片之间所形成的流道从中心流向周边，并从旋转的叶轮 获得能量，使其流速、压力和温度均有提高，然后进入扩压器。
1.2 进气歧管
进气管系由进气总管和进气支管组成。 （1）进气总管 进气总管是指从空气滤清器到进气支管之间的管道，其中在进气总管 与进气支管连接处通常有一个气室，用来减少因节气门频繁变化而产生的 进气脉冲 （2）进气支管 进气支管是指进气总管后向各气缸分配的空气的支管，由于考虑到对 有化油器的汽车，防止可燃混合气体在进气支管凝结成液体，因此，进气 支管需要进行加热，加热方式有： 1）利用陶瓷加热器加热 2）利用高温排气加热 3）利用循环冷却液加热
为了增大进气量，需控制进气管道截面积的大小、弯曲程度以及管道内表面的 形状，以尽力减小进气阻力。同时各缸所对应进气歧管内气体流道的长度应尽 可能相等，确保各缸的进气量均匀一致。汽车进气歧管常采用铝合金、工程塑
料等材料加工而成。
2 可变进气系统
2.1 可变长度进气歧管 为了使不同转速下都能充分利用进气波动效应，应使进气歧管长度与发动机 的转速相匹配。现代轿车发动机为了尽量兼顾发动机在高、低速下都具有较 好的经济性和动力性，常采用可变长度进气歧管技术，在高转速时用粗短的 进气歧管，在中、低转速时用细长的进气歧管。
置在壳体内。
（2）空气滤清器种类及工作原理 1）惯性式空气滤清器
工作原理是利用气流的高速旋转的离心作用，将空气种的
杂质分离。 2）过滤式空气滤清器 工作原理是利用滤芯材料滤除空气的尘埃和杂质，其中滤 芯可分为纸滤芯和铁丝滤芯，而纸质滤芯又可进一步分为干式和
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
湿式，其中汽车较多使用干式。
现在轿车广泛使用纸质滤芯空气滤清器，过滤式是根据吸附原理，
3.5 增压器的润滑和冷却
发动机润滑系统中的机油，经增压器中间体上的机油进口流入增压器，润滑冷却 增压器轴和轴承。然后机油经中间体上的出口返回发动机油底壳。汽油机增压器 的热负荷大，一些增压器在中间体的涡轮机侧设置冷却水套，并用软管与发动机 的冷却系统相通。冷却液自中间体上的冷却液进口流入中间体水套，从冷却液出 口流回发动机冷却系统
3.3 涡轮
涡轮的工作过程与压气机相反，它把发动机排出废气的能量转化为机械功 来驱动压气机叶轮。涡轮分为轴流式涡轮、径流式涡轮和混流式涡轮等。 车用增压器常使用径流式涡轮，主要由进气蜗壳、喷嘴环、工作叶轮等部 件组成。
进气蜗壳的作用是把发动机排出的具有一定能量的废气，以尽量小的流动损失 均匀地引导到涡轮喷嘴环的入口。喷嘴环又称导向器，流通截面呈渐缩形，燃 气膨胀加速并按规定的方向进入工作叶轮。
工作叶轮与压气机叶轮同轴，把气体的动能转化为机械功向压气机输出。排气
壳收集叶轮排出的废气并送入后面的排气管。为了降低叶轮的背压，使气体在 叶轮中充分膨胀做功，排气壳做成一个渐扩形的管道。
3.4 转子和浮动轴承
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。转子的转速很高，最高可达200×104r/min 以上。因此，转子的平衡非常重 要，对增压器轴承的可靠性也提出了很高的要求。 增压器一般采用全浮式滑动轴承，圆环状滑动轴承与轴以及轴承座之间都有间隙， 形成双层油膜。轴承浮在轴与轴承座之间，增压器工作时轴承也在轴与轴承座中 间转动。
机械增压器采用皮带与发动机曲轴皮带轮连接，带动机械增压器内部叶片， 使进气获得增压，与废气涡轮增压相比，其低速增压效果好。
机械增压器常用的压气机为罗茨式压气机，由转子（二叶或三叶）、转子轴、传动 轮、壳体和电磁离合器等组成。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。
二、 发动机增压
1. 发动机增压的作用和类型
发动机增压是将空气预先压缩后再进入汽缸，可以提高空气密度、增加进 气量，从而增加发动机功率，提高发动机热效率，降低排放。 增压方式主要有机械增压、气波增压、涡轮增压和复合增压等。
2. 机械增压
机械增压是指压气机由内燃机曲轴通过传动装置直接驱动的增压方式。机 械增压不增加发动机排气背压，但消耗其有效功率。过多地提高增压压力，会 使驱动压气机耗功过大，机械效率下降。
萨博（SAAB）开发的SVC 发动机以改变汽缸压缩比的方式来达到控制发动机的 燃油消耗量的目的。 它的核心就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，使 得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化，改变燃烧室的容积，从而改变汽缸压 缩比，如图2-3-16 所示。其压缩比可从8:1 至14:1 之间范围变化。在发动机小 负荷时采用高压缩比以实现节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比，并辅以
2.2 可变截面进气歧管
直喷柴油机和一些直喷汽油机常通过涡流进气道、切向进气道和直进 气道不同方式及其组合形成一定的进气涡流。在不同转速和负荷下，发 动机最佳涡流比不同。根据流体力学的原理，管道的截面积越大，流体 压力差越小；管道截面积越小，流体压力差越大。 可以使发动机在高转速时使用较大的进气歧管截面积，提高进气流量； 在低转速时使用较小的进气歧管截面面积，提高汽缸的进气负压，也能 在汽缸内充分形成涡流，让空气与汽油更好的混合。
拓展知识
1.涡轮增压发动机优点
涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功
率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器相比， 可增加大约40% 甚至更多。
2. 涡轮增压发动机缺点
2.1 提速问题 2.2 加速问题 2.3 启动机会少
3. 可变压缩比技术
引导气流通过滤芯（如金属网、丝绵、纸质物质等），将尘土隔离 和粘附在滤芯上，从而使空气得到滤清。越野汽车工作在多尘条件
下，常采用油浴式空气滤清器，大型载货汽车和矿山用汽车等，有
的使用离心式空气滤清器或与纸滤芯结合的双级滤清器。
恒温进气装置
功用：根据发动机运行情况，调节进气温度，将温度控制在 35-40℃之间，减少排放污染。
扩压器将压气机叶轮出口高速空气的动能转变为压力能。扩压器一般是一渐 扩形的扩压管，空气流过扩压管时，流速降低、压力升高，大部分动能转化 为压力能，温度上升。 压气机蜗壳的作用是收集从扩压器流出来的空气，将其引导到发动机的进气 管。压气机蜗壳也有一定的扩压作用，由于从扩压器出来的空气仍有较大的 速度，在蜗壳中进一步把动能转化为压力能。
认识进气系统
汽电1301
现在，市场上出现了很多配备小排量增压发动机的 轿车，让购车一族在选择的过程中犯难，小排量涡轮增 压发动机在保障动力的前提下，较自然吸气发动机省油。 但是，配备涡轮增压发动机的汽车维护费用比配备自然
吸气发动机的汽车维护费用高出不少。
学习了发动机的各种分类，已经知道了涡轮增压发
4.复合增压
在一些内燃机上，除了应用废气涡轮增压器外，同时还应用机械增压器，即机 械涡轮双增压系统，又称复合增压。
低速时，流向控制阀关闭，过滤后的空气流向机械增压器进行增压后，再经过
废气涡轮增压器进行二次增压，大大提高了低速时的增压效果。 高速时，控制阀打开，机械增压器停止工作，主要由废气涡轮增压器进行增压。 增压技术在柴油机上的应用相对较早，汽油机由于受到爆震等因素的制约，增 压技术的应用相对要困难些。但随着汽油机电控等先进技术的应用，越来越多 的汽油机也采用了增压技术。