汽车发动机换气系统构造与原理

换气系统的作用是根据发动机各缸的工作循环和点火次序适时地开启和关闭各缸的进、排气门，使足量的纯净空气或空气与燃油的混合气及时地进入气缸，并将废气及时地排出。

换气系统主要由空气滤清器、进气管系、配气机构、排气管系和消声器等组成（图3-1）。

图3-1 发动机换气系统组成

1—空气滤清器 2—进气管系 3、4—配气机构 5—排气管系 6—消声器

1.空气滤清器

（1）空气滤清器的作用 它是去除新鲜空气中尘埃和油雾的装置。试验证明，空气尘埃中75%以上是高硬度的SiO₂，发动机不装空气滤清器，将使活塞磨损量增加3倍，活塞环磨损量增加9倍，发动机寿命将缩短2/3。

（2）空气滤清器的基本结构与工作原理 以现代乘用车常用的干式纸滤芯空气滤清器为例（图3-2），在滤清器壳体2内装有滤芯1，它是用经过树脂处理的微孔滤纸做成，滤芯的上下两端有塑料密封圈密封。发动机工作时，空气由盖与外壳间的空隙进入，经纸质滤芯过滤，进入进气总管。

图3-2 干式纸滤芯空气滤清器

a）滤清器总成 b）纸滤芯

1—滤芯 2—滤清器壳体 3—滤清器盖 4—金属网 5—打褶滤纸 6—滤芯上盖 7—滤芯下盖

2.进气管系

它由进气总管和进气歧管组成，如图3-3所示。

（1）进气总管 指空气滤清器至进气歧管之间的管道。为了提高发动机的充气效率，通常按有效利用进气压力波的原理设计进气管的长度、形状和结构。

进气总管上常附有各种形状的气室，以减小节气门开度频繁变化时的进气脉动。

在电控燃油喷射发动机中，进气总管还装有空气流量计或进气压力传感器，以便对进入气缸的空气量进行计量。

（2）进气歧管 指进气总管后向各气缸分配空气的歧管。

进气歧管的温度很重要，因为温度太低，汽油将凝结在管壁上，使混合气雾化不良，所以应进行适当的加热，以利于燃油的蒸发。通常的加热方式有排气加热及循环冷却液加热等。

3.排气管系(www.xing528.com)

它由排气歧管和排气总管组成，如图3-4所示。其作用是汇集发动机各缸的废气，使之安全地排入大气中。

根据发动机排气管数可分为单排气系统和双排气系统。直列发动机通常采用单排气系统，如图3-4所示；V形发动机有的采用单排气系统，如图3-5a所示，也有的采用双排气系统，如图3-5b所示。

图3-3 发动机进气管系

1—空气滤清器 2—空气流量计 3—进气总管 4—进气歧管

4.消声器

发动机工作且排气门刚打开时，排气压力达0.3～0.5MPa，温度约600～800℃。同时，由于排气的间歇性，使气流呈脉动形式，如果让废气直接排入大气，必然产生强烈的气流脉动噪声。并且高温气体排入大气，有时还带有未燃烧完全的火焰或火星，也会对环境造成危害。因此，必须在汽车上安装消声器（图3-5），以减小排气噪声和消除废气中的火焰或火星，使废气安全地排入大气。

消声器的基本工作原理是通过多次地变动排气气流方向或重复地使气流通过收缩又扩大的断面，或将气流分割为许多小的支流并沿着不平滑的平面流动等方法，以消耗废气中的能量，衰减排气气流的压力波，降低噪声。

典型的排气消声器构造如图3-6所示。其外壳用薄钢板制造，有的还在消声器内充填吸声材料。消声器两端各有一入口和出口，中间有隔板4，将其分隔成几个尺寸不同的消声室，各消声室间用多孔管3连接。废气进入多孔管和消声室后，膨胀冷却，不断改变流动方向，逐渐降低和衰减其压力和压力波动，消耗了能量，最终使排气噪声得到消减。

图3-4 排气管系与消声器

1—排气歧管 2—排气总管 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

图3-5 V形发动机排气管布置

a）单排气系统 b）双排气系统

1—发动机 2—排气歧管 3—叉形管 4—催化转化器 5—排气总管 6—消声器 7—排气尾管 8—连通管

图3-6 消声器

1—排气入口 2—外壳 3—多孔管 4—隔板 5—排气出口