进气系统基本知识介绍

进气系统基本知识介绍进气系统基本知识介绍Page 2滤芯滤芯进气岐管进气岐管进气系统的结构示意图进气系统的结构示意图Page 3进气系统的功用进气系统的功用1 1、保护外界杂质和不需要的成分对发动机的损坏。空气滤清、保护外界杂质和不需要的成分对发动机的损坏。空气滤清器总成阻止外界杂质进入汽缸，从而防止发动机磨损，可以提器总成阻止外界杂质进入汽缸，从而防止发动机磨损，可以提供发动机的可靠性，进气口设计同时要避免水、雪等进入进气供发动机的可靠性，进气口设计同时要避免水、雪等进入进气系统。系统。2、降低进气噪声。进气系统是汽车主要噪声源之一，进气系降低进气噪声。进气系统是汽车主要噪声源之一，进气系统一般都安有消声元件，如扩张式消声器（空滤）、赫姆赫兹统一般都安有消声元件，如扩张式消声器（空滤）、赫姆赫兹消声器、四分之一波长管等。消声器、四分之一波长管等。3 3、减减少少发发动动机机的的功功率率损损失失。进进气气系系统统在在满满足足噪噪声声和和过过滤滤杂杂质质前前提提下下要要保保证证空空气气的的流流通通顺顺畅畅，较较大大的的空空气气压压降降会会降降低低发发动机功率。动机功率。4 4、辅辅助助其其他他系系统统的的安安装装。进进气气系系统统是是发发动动机机的的的的主主要要真真空空源源，为为真真空空助助力力、CBR系系统统、EGR系系统统、二二次次空空气气系系统统等等的正常工作提供必要的真空。的正常工作提供必要的真空。Page 4空气滤清器空气滤清器燃油燃烧需要大量的空气。普通轿车每消耗燃油燃烧需要大量的空气。普通轿车每消耗1 1L L汽油汽油需要消耗需要消耗5000-100005000-10000L L空气，若不滤除其中的杂质，必空气，若不滤除其中的杂质，必然加速气缸的磨损。实践证明，发动机机不安装空气滤然加速气缸的磨损。实践证明，发动机机不安装空气滤清器，其寿命将缩短清器，其寿命将缩短2/32/3。空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘，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。设计优良的空气滤清器还能连同进气管气噪声的作用。设计优良的空气滤清器还能连同进气管路一起，利用谐振原理起到增压效果，以提高充量系数。路一起，利用谐振原理起到增压效果，以提高充量系数。Page 5轿车用发动机空气轿车用发动机空气滤清器常用干式纸质滤滤清器常用干式纸质滤芯或无纺布滤芯，带进芯或无纺布滤芯，带进气导流管。滤芯需定期气导流管。滤芯需定期清洁或更换，若空气滤清洁或更换，若空气滤清器滤芯堵塞，发动机清器滤芯堵塞，发动机气缸内进气不畅，怠速气缸内进气不畅，怠速容易熄火，油门响应性容易熄火，油门响应性变差（油门加大时，发变差（油门加大时，发动机功率变化不连续，动机功率变化不连续，导致车子一冲一冲的）。导致车子一冲一冲的）。为节省空间增加过滤面为节省空间增加过滤面积，滤芯被折叠成各种积，滤芯被折叠成各种各样的形状，以增大过各样的形状，以增大过滤面积。滤面积。空气滤清器空气滤清器Page 6空气滤清器的设计空气滤清器的设计 空滤器的容积，过滤面积及滤芯孔径取决于发动机排量、使空滤器的容积，过滤面积及滤芯孔径取决于发动机排量、使用环境、更换周期及进气阻力等因素。空滤器的安装尺寸及壳体用环境、更换周期及进气阻力等因素。空滤器的安装尺寸及壳体形状取决于整车布置要求，但也应注意降噪和谐振增压。空滤器形状取决于整车布置要求，但也应注意降噪和谐振增压。空滤器壳体和连通管路的设计应尽量避免气流产生急转弯，并使气体通壳体和连通管路的设计应尽量避免气流产生急转弯，并使气体通过滤芯全面积。设计时还应注意降噪与谐振，在管路和滤清器上过滤芯全面积。设计时还应注意降噪与谐振，在管路和滤清器上设置谐振箱能增强降噪与谐振效果。设置谐振箱能增强降噪与谐振效果。Page 7现代轿车电喷发动机带进气谐振腔，为了增强发动机的进气谐振效果，现代轿车电喷发动机带进气谐振腔，为了增强发动机的进气谐振效果，空气滤清器的进气导流管需要有较大的容积，但是导流管不能太粗，以保空气滤清器的进气导流管需要有较大的容积，但是导流管不能太粗，以保证一定的空气流速，因此，进气导流管只能做得很长。进气导管尽量从车证一定的空气流速，因此，进气导流管只能做得很长。进气导管尽量从车外吸气。因为车外空气温度一般比发动机罩下的温度约低外吸气。因为车外空气温度一般比发动机罩下的温度约低3030，所以从车，所以从车外吸入的空气密度可增加外吸入的空气密度可增加10%10%左右，燃油消耗率可降低左右，燃油消耗率可降低3%3%。Page 8空气滤清器的作用空气滤清器的作用除掉吸入空气中的灰尘，防止发动机磨损；除掉吸入空气中的灰尘，防止发动机磨损；起消声降噪作用起消声降噪作用连同进气管路一起，利用谐振原理起到增压效果，以连同进气管路一起，利用谐振原理起到增压效果，以提高充量系数。提高充量系数。Page 9空气滤的结构和分类空气滤的结构和分类1.1.空气滤清器由滤芯和壳体等零件组成。滤芯一般采用空气滤清器由滤芯和壳体等零件组成。滤芯一般采用可更换和可清理结构，从滤芯的性质分类有干式和湿可更换和可清理结构，从滤芯的性质分类有干式和湿式两种。湿式空滤芯（又称油浴式）目前只有少数重式两种。湿式空滤芯（又称油浴式）目前只有少数重型车使用；广泛使用的干式滤芯多用特种纸和无纺布型车使用；广泛使用的干式滤芯多用特种纸和无纺布（化纤、毛毡等）做成，而无纺布又多用于安全滤芯。（化纤、毛毡等）做成，而无纺布又多用于安全滤芯。2.2.纸质滤芯目前被广泛采用，有各种规格，可滤除不同纸质滤芯目前被广泛采用，有各种规格，可滤除不同大小颗粒的灰尘，须定期进行清理或更换。大小颗粒的灰尘，须定期进行清理或更换。3.3.空滤器按结构分为盘式和桶式两种。前者多用于化油空滤器按结构分为盘式和桶式两种。前者多用于化油器式发动机，将其直接装在化油器上，后者多用于多器式发动机，将其直接装在化油器上，后者多用于多点喷射式汽油机和柴油机上。空滤器多安装在车体上，点喷射式汽油机和柴油机上。空滤器多安装在车体上，通过管路与节气门体或进气管相连，安装应牢固可靠通过管路与节气门体或进气管相连，安装应牢固可靠并便于装拆和清理。并便于装拆和清理。Page 10空气滤清器的设计要点空气滤清器的设计要点1.1.空滤器芯孔径及过滤面积取决于发动机排量、使用环空滤器芯孔径及过滤面积取决于发动机排量、使用环境、更换周期及进气阻力等因素。境、更换周期及进气阻力等因素。2.2.空滤器的安装尺寸及壳体形状取决于整车布置要求，空滤器的安装尺寸及壳体形状取决于整车布置要求，但也应注意降噪和谐振增压。但也应注意降噪和谐振增压。3.3.空滤器壳体和连通管路和设计应尽量避免气流产生急空滤器壳体和连通管路和设计应尽量避免气流产生急转弯，并使气体通过滤芯全面积。转弯，并使气体通过滤芯全面积。4.4.设计时还应注意降噪和进气阻力与管路直径、长度的设计时还应注意降噪和进气阻力与管路直径、长度的关系，在管路和滤清器上设置谐振器是降噪的有效方关系，在管路和滤清器上设置谐振器是降噪的有效方法。法。Page 11进气岐管进气岐管Page 12进气歧管的作用：进气歧管的作用：1 1、把空气、燃料、曲轴箱通风的油气和、把空气、燃料、曲轴箱通风的油气和EGREGR（排气再循环）的废气均匀的分配给各缸；排气再循环）的废气均匀的分配给各缸；2 2、利用进气歧管、利用进气歧管和稳压箱的形状和长度提高充量系数。和稳压箱的形状和长度提高充量系数。为了均匀分配到各个气缸，进气岐管内的气体流道长度应尽为了均匀分配到各个气缸，进气岐管内的气体流道长度应尽可能相等。为了减小气体流动阻力，提高进气能力，进气岐管的可能相等。为了减小气体流动阻力，提高进气能力，进气岐管的内壁应该光滑。内壁应该光滑。一般发动机的进气岐管由合金铸铁制造，轿车发动机多用铝一般发动机的进气岐管由合金铸铁制造，轿车发动机多用铝合金制造（重量轻，导热性好）。现代轿车多为多点喷射发动机，合金制造（重量轻，导热性好）。现代轿车多为多点喷射发动机，近年来也有用复合塑料进气岐管的，这种进气岐管质量极轻，内近年来也有用复合塑料进气岐管的，这种进气岐管质量极轻，内壁光滑，无需加工。壁光滑，无需加工。进气岐管进气岐管Page 13谐振进气系统谐振进气系统进气过程具有间歇性和周期性，因此进气支管内产生一定幅进气过程具有间歇性和周期性，因此进气支管内产生一定幅度的压力波，此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。度的压力波，此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果利用一定长度和直径的进气岐管与一定容积的谐振室组成谐如果利用一定长度和直径的进气岐管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统，并使其自振频率与气门的进气周期调谐，那么在特振进气系统，并使其自振频率与气门的进气周期调谐，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气岐管内产生大幅度定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气岐管内产生大幅度的压力波，使进气岐管的压力增高，从而增加进气量。这种效应的压力波，使进气岐管的压力增高，从而增加进气量。这种效应称作进气波动效应。称作进气波动效应。谐振进气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。但谐振进气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。Page 14谐振进气系统谐振进气系统Page 15可变进气岐管可变进气岐管长度一定的进气管只能在某一转速区域得到最佳充量系数。长度一定的进气管只能在某一转速区域得到最佳充量系数。传统的发动机进气系统不能兼顾高低速性能，即只能在某一狭窄传统的发动机进气系统不能兼顾高低速性能，即只能在某一狭窄的转速范围内得到较高的充量系数，而在其他转速范围内充量系的转速范围内得到较高的充量系数，而在其他转速范围内充量系数则要降低。数则要降低。低速小负荷工况，进气量少，应减小进气道空气流通截面来低速小负荷工况，进气量少，应减小进气道空气流通截面来提高进气流速，增大进气惯性以提高充气效率。提高进气流速，增大进气惯性以提高充气效率。高速大负荷工况，增大进气道空气流通截面，可减小进气阻，高速大负荷工况，增大进气道空气流通截面，可减小进气阻，对燃烧室内气流扰动可起抑制作用。对燃烧室内气流扰动可起抑制作用。为了改善发动机的动力性和经济性，要求发动机在高转速、为了改善发动机的动力性和经济性，要求发动机在高转速、大负荷时装短而粗的进气岐管；而在中、低转速和中、小负荷时大负荷时装短而粗的进气岐管；而在中、低转速和中、小负荷时装备细而长的进气岐管。装备细而长的进气岐管。Page 16图示是一种能根据发动机转速和负荷的变化改变有效长度的图示是一种能根据发动机转速和负荷的变化改变有效长度的进气支管。当发动机低速运转时，发动机电控单元进气支管。当发动机低速运转时，发动机电控单元5 5指令转换阀控指令转换阀控制机构制机构4 4关闭转换阀关闭转换阀3 3，进气流道细而长，提高了进气流速，增强，进气流道细而长，提高了进气流速，增强了气流惯性；当发动机高速运转时，转换阀开启，进气流道短而了气流惯性；当发动机高速运转时，转换阀开启，进气流道短而粗，进气阻力小。这是两挡可变进气支管结构。粗，进气阻力小。这是两挡可变进气支管结构。谐振进气系统谐振进气系统Page 17另一种可变进气支另一种可变进气支管结构如图所示，每个管结构如图所示，每个进气支管都有两个进气进气支管都有两个进气通道。低速时，旋转阀通道。低速时，旋转阀将短进气通道关闭，此将短进气通道关闭，此时，空气只能经长进气时，空气只能经长进气通道进入气缸通道进入气缸 ；高速时，；高速时，旋转阀将短进气通道打旋转阀将短进气通道打开，同时，将长进气通开，同时，将长进气通道部分短路，此时，空道部分短路，此时，空气经两个短进气通道进气经两个短进气通道进入气缸。入气缸。谐振进气系统谐振进气系统Page 18可控燃烧速率可控燃烧速率CBR用发动机一般都是变工况工作的，不同的工况对进入发动机用发动机一般都是变工况工作的，不同的工况对进入发动机的气流也有不同的要求。传统发动机每缸只有一个进气道的气流也有不同的要求。传统发动机每缸只有一个进气道,不能兼不能兼顾发动机的不同工况。顾发动机的不同工况。CBR(Controlled Burn Rate)CBR(Controlled Burn Rate)可控燃烧速率，它是通过控可控燃烧速率，它是通过控制进气气流的组织形式（涡流和滚流）来改善燃烧，降低排放，制进气气流的组织形式（涡流和滚流）来改善燃烧，降低排放，提高燃油经济性的一种新技术。提高燃油经济性的一种新技术。Page 19滑板式滑板式CBRCBR低转速时，真空执行器通过摆臂机构拉动滑板沿图示方向移动，中性气道基本被低转速时，真空执行器通过摆臂机构拉动滑板沿图示方向移动，中性气道基本被关闭（只保留右上角的缺口）。主要靠切向气道提供的进气涡流来加速油雾和空气关闭（只保留右上角的缺口）。主要靠切向气道提供的进气涡流来加速油雾和空气的混合，从而改善燃烧状况。的混合，从而改善燃烧状况。高转速时，高转速时，CBRCBR控制阀切断给真空执行器的真空，在弹簧的作用下，滑板回位到控制阀切断给真空执行器的真空，在弹簧的作用下，滑板回位到图示位置，中性气道也被打开，增加进气滚流，从而提高最大功率。图示位置，中性气道也被打开，增加进气滚流，从而提高最大功率。中性气道中性气道切向气道切向气道Page 20配气系统的作用配气系统的作用配气系统的作用让发动机呼吸。进气阀让燃料和空气进入气配气系统的作用让发动机呼吸。进气阀让燃料和空气进入气缸，排气阀的作用是让燃烧后的废气排出气缸。缸，排气阀的作用是让燃烧后的废气排出气缸。Page 21配气系统的基本参数配气系统的基本参数1.1.气门开启相位气门开启相位2.2.气门开启持续角度气门开启持续角度（气门保持升起所（气门保持升起所持续的曲轴转角）持续的曲轴转角）Page 22气门开启相位、气门开启持续角度（气门保持升起所持续的气门开启相位、气门开启持续角度（气门保持升起所持续的曲轴转角）和气门升程三个特性参数对发动机的性能、油耗和排曲轴转角）和气门升程三个特性参数对发动机的性能、油耗和排放有重要影响。放有重要影响。通常将气门开启相位和气门开启持续角度通称为通常将气门开启相位和气门开启持续角度通称为通常将气门开启相位和气门开启持续角度通称为通常将气门开启相位和气门开启持续角度通称为气门正时。气门正时。气门正时。气门正时。随着发动机负荷和转速的改变，这三个特性参数（特随着发动机负荷和转速的改变，这三个特性参数（特别是进气门开启相位和开启持续角度）的最佳选择是根本不同的。别是进气门开启相位和开启持续角度）的最佳选择是根本不同的。进气门开启相位提前，一方面为进气过程提供了较多的时间，进气门开启相位提前，一方面为进气过程提供了较多的时间，特别是有利于解决高转速时进气时间不足的问题。另一方面，气特别是有利于解决高转速时进气时间不足的问题。另一方面，气门叠开角增大，有更多的废气进入进气管，随后又同新鲜充量一门叠开角增大，有更多的废气进入进气管，随后又同新鲜充量一起返回气缸，造成了较高的内部排气再循环率，可降低起返回气缸，造成了较高的内部排气再循环率，可降低NOxNOx排放，排放，但同时也导致启动困难，怠速不稳定和低速工作粗暴。但同时也导致启动困难，怠速不稳定和低速工作粗暴。可变配气相位及其作用机理可变配气相位及其作用机理Page 23配气系统的基本参数配气系统的基本参数3.3.气门升程气门升程Page 24进气门关闭相位推迟，一方面在高转速时有利于利用高速气进气门关闭相位推迟，一方面在高转速时有利于利用高速气流的惯性提高充气效率，另一方面在低转速时又会将已经吸入气流的惯性提高充气效率，另一方面在低转速时又会将已经吸入气缸的新鲜充量重又推回到进气管中。缸的新鲜充量重又推回到进气管中。气门升程增大，一方面在高负荷时有利于提高充气效率，另气门升程增大，一方面在高负荷时有利于提高充气效率，另一方面在低负荷时又不得不将节气门关得更小，造成更大的泵气一方面在低负荷时又不得不将节气门关得更小，造成更大的泵气损失和节流损失。损失和节流损失。在传统的发动机中，由于这三个特性参数在运行过程中不能在传统的发动机中，由于这三个特性参数在运行过程中不能改变，所以只能根据对性能要求的不同侧重面进行折中。过去往改变，所以只能根据对性能要求的不同侧重面进行折中。过去往往将气门正时设计成对高速全负荷工况最为有利，以便求得最大往将气门正时设计成对高速全负荷工况最为有利，以便求得最大的标定功率。近年因为更注重油耗和排放，所以将气门正时的优的标定功率。近年因为更注重油耗和排放，所以将气门正时的优化策略改成对低速工况更为有利。化策略改成对低速工况更为有利。可变配气相位及其作用机理可变配气相位及其作用机理Page 25固定的气门正时终究只能设计成对某一个转速或狭小的转速固定的气门正时终究只能设计成对某一个转速或狭小的转速范围最有利。基于这样的情况，设计了气门特性参数可变的进排范围最有利。基于这样的情况，设计了气门特性参数可变的进排气系统，以便优化各个工况的进排气。成为可变气门正时气系统，以便优化各个工况的进排气。成为可变气门正时VVTVVT（Variable Valve TimingVariable Valve Timing）。）。其效果有：其效果有：1 1、提高了标定功率、提高了标定功率2 2、提高低速扭矩、提高低速扭矩3 3、改善启动性能、改善启动性能4 4、提高怠速稳定性、提高怠速稳定性5 5、提高燃油经济性、提高燃油经济性6 6、降低排放、降低排放可变配气相位及其作用机理可变配气相位及其作用机理Page 26Page 27Page 28无凸轮轴可变配气相位机构无凸轮轴可变配气相位机构该类机构没有凸轮轴，直接对气门进行控制。其优该类机构没有凸轮轴，直接对气门进行控制。其优点是能对点是能对气门正时的所有因素进行控制，在各种工况下获取最佳气门正时的所有因素进行控制，在各种工况下获取最佳气门正时；气门正时；另外，还能关闭部分气缸的气门，实现可变排量。该机另外，还能关闭部分气缸的气门，实现可变排量。该机构一般为构一般为电磁控制气门机构，需要消耗能量，如何降低消耗是必电磁控制气门机构，需要消耗能量，如何降低消耗是必须解决的须解决的问题。问题。Page 29变换凸轮型线的可变配气相位机构变换凸轮型线的可变配气相位机构该机构可以提供两种以上凸轮型线，在不同转速和负荷下，该机构可以提供两种以上凸轮型线，在不同转速和负荷下，采用不同的凸轮型线驱动气门。本田的采用不同的凸轮型线驱动气门。本田的VTECVTEC机构属于改类型。机构属于改类型。Page 30低速工作时，发动机处于单进低速工作时，发动机处于单进双排工作状态。双排工作状态。高速工作时，发动机处于双进高速工作时，发动机处于双进双排工作状态。双排工作状态。Page 311.1.改变凸轮轴与曲轴的相对转角的可变配气改变凸轮轴与曲轴的相对转角的可变配气相位机构该机构相位机构该机构凸轮型线是固定的而凸轮轴相对曲轴的转角凸轮型线是固定的而凸轮轴相对曲轴的转角是可变的。是可变的。2.2.改变凸轮与气门之间连接的可变配气相位改变凸轮与气门之间连接的可变配气相位机构如挺柱、摇机构如挺柱、摇臂或推杆的结构，间接的实现改变凸轮型线臂或推杆的结构，间接的实现改变凸轮型线作用。缺点是机构作用。缺点是机构从动件多，结构复杂，气门系存在冲击。从动件多，结构复杂，气门系存在冲击。其它结构的可变配气相位机构其它结构的可变配气相位机构Page 32谢谢！谢谢！结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！33