新聞主題	分別簡述發(fā)動機進排氣系統(tǒng)組成和工作過程

 

摘要：柴油發(fā)電機進氣和排氣系統(tǒng)通常被認(rèn)為是相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。首先，氣體以新鮮空氣體和廢氣的形式通過整個系統(tǒng)；另一方面，一些發(fā)動機系統(tǒng)是內(nèi)部相關(guān)的。進氣系統(tǒng)負責(zé)為發(fā)動機提供新鮮空氣體，而排氣系統(tǒng)負責(zé)排出燃燒后廢氣。發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的顯著特點是進排氣側(cè)位置互換。因此，排氣歧管、排氣渦輪增壓器和催化轉(zhuǎn)化器位于發(fā)動機的V形區(qū)域。

 

一、進排氣系統(tǒng)的組成和作用

 

1、進氣系統(tǒng)組成和作用

（1）進氣管

      進氣管是連接進氣擋板與空氣濾清器的重要零件，可以說它的質(zhì)量直接影響柴油發(fā)電機進氣系統(tǒng)正常運行。進氣管既要保證進氣質(zhì)量，又要便于安裝拆卸、避免產(chǎn)品脫落、減震及降低裝配錯位風(fēng)險的輕量化負壓進氣管件。

      基本型柴油機中的進氣管，按材料分有鑄鐵和鐵皮兩類，前者一般用于4、6缸直列式自然吸氣柴油機，后者用于12缸V形和增壓柴油機。12缸V形柴油機左、右兩列進氣管不能互換，用戶在購買配件對，必須注意應(yīng)與原機型用進氣管相同。安裝時，進氣管與汽缸蓋的結(jié)合面必須密封；進氣管內(nèi)不允許落入任何雜物，否則吸入汽缸內(nèi)會造成機件損壞事故。

（2）空氣濾清器

      空氣濾清器的作用是濾去空氣中的灰塵和雜質(zhì)，一般情況下不允許不裝空氣濾清器開動柴油機，否則會導(dǎo)致缸套和活塞組零件早期磨損，縮短柴油機的使用壽命?；拘筒裼蜋C的空氣濾清器如圖1所示。

      在旋風(fēng)紙質(zhì)的空氣濾清器上還設(shè)有進氣阻力指示器。當(dāng)指示器的窗口由黃色變?yōu)榧t色，同時藍色箭頭指示7.5kPa真空度時，則表示該濾清器應(yīng)迅速進行除塵保養(yǎng)，保養(yǎng)后按一下指示器上方，使指示標(biāo)志復(fù)位。

      對無阻力指示器的鋼絲絨濾芯的慣性空氣濾清器，一般工作100h左右清洗一次，視環(huán)境中的灰塵濃度而作適當(dāng)增減。清洗時，將鋼絲絨取出放在汽油中洗干凈，并用壓縮空氣吹干。同時清洗濾清器的油池，然后加入適量的新機油。

      當(dāng)旋風(fēng)紙質(zhì)空氣濾清器上的阻力指示器失靈時，空氣濾清器仍可使用。但每工作100h左右需清除集塵盆中的灰塵。每隔100～250h，取出濾芯輕輕敲擊其端面，如圖2所示，或者用壓力不大于490kPa（5kgc㎡）的壓縮空氣從濾芯內(nèi)腔往外吹，也可用毛刷輕刷沾污表面，但切忌用油或水清洗。如發(fā)現(xiàn)濾芯破損或污垢嚴(yán)重不易清除時，則需換新。

 

圖1  柴油機空氣濾清器結(jié)構(gòu)圖

圖2  空氣濾清器紙質(zhì)濾芯的除塵方法

 

 

2、排氣系統(tǒng)的組成和作用

      排氣系統(tǒng)主要包括排氣歧管，排氣管和消聲器。排氣系統(tǒng)的作用主要是以盡量小的阻力和噪聲，將在氣缸中產(chǎn)生的廢氣排到大氣中去。

（1）排氣歧管

      排氣歧管的作用主要有兩個方面，一個是將柴油機氣缸中廢氣排出去，另外還要防止氣缸的排氣的相互干擾和廢氣的倒流問題。排氣管由一般是鑄鐵制成?；拘头窃鰤翰裼蜋C每列汽缸共用一根排氣管：增壓柴油機采用分支排氣管，每列汽缸的廢氣由兩根排氣歧管接至增壓器。排氣歧管設(shè)計成分段組合式結(jié)構(gòu)，其連接處設(shè)有膨脹接頭。6缸直列式柴油機的排氣管如圖3所示。

（2）消聲器

      消聲器是用來降低柴油機的排氣噪聲的。基本型柴油機均不裝消聲器。4、6缸基本型柴油機的消聲器結(jié)構(gòu)如圖4所示，其形式為雙室微孔擴張室。安裝消聲器后，因排氣阻力增加，柴油機的輸出功率要降低一些。安裝時，消聲器帶有30斜面的出口方向應(yīng)朝下，以防止雨水和異物落入。

 

圖3  非增壓柴油機排氣管

圖4  柴油機排氣消聲器結(jié)構(gòu)圖

 

二、進排氣系統(tǒng)工作原理

 

      進排氣系統(tǒng)是柴油機的核心組成部分之一，而且扮演著極其重要的角色，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，工作原理如圖6所示。下面將介紹進排氣系統(tǒng)的工作原理，通過詳細分析其作用來解析其工作過程。

1、進氣系統(tǒng)

      首先，空氣濾清器是過濾空氣中雜質(zhì)的裝置，避免異物進入柴油機而導(dǎo)致?lián)p傷。進氣管的作用則是引導(dǎo)空氣進入柴油機。通常情況下，進氣管的截面積較小，這樣可增加空氣流速和空氣壓力，從而提高柴油發(fā)電機的動力輸出。而進氣歧管是將空氣引向缸體，起到流量分配的作用。最后，缸內(nèi)噴油器是將燃油噴向缸內(nèi)，根據(jù)空氣流量派發(fā)相應(yīng)的燃油量，以便進行燃燒。

      在工作過程中，進氣系統(tǒng)需要將空氣從環(huán)境中引導(dǎo)到柴油機內(nèi)部燃燒。當(dāng)沿著進氣管進入柴油機的空氣進入到氣缸內(nèi)時，它會與缸內(nèi)點燃后燃燒的混合氣體混合在一起，然后在柴油機運行時進行燃燒。

2、排氣系統(tǒng)

      首先，排氣系統(tǒng)的作用是將燃燒完的廢氣排出柴油機，并將其排入空氣中。通常對運動狀態(tài)的氣體組成進行優(yōu)化可以提高柴油機的性能。尾氣裝置作用是將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)。消音器是用來減輕排氣時所產(chǎn)生的噪聲，使柴油發(fā)電機運行時更加安靜。

      在工作過程中，推動軸帶動缸子的過程使廢氣排放到柴油機外部，排氣管用于將廢氣重新分配，然后將其排放出去。廢氣流經(jīng)消聲器時，聲波的振動將通過其中的耗散材料進行吸收，并將聲波轉(zhuǎn)化為熱質(zhì)。

 

圖5  柴油機進排氣裝置結(jié)構(gòu)圖

圖6  柴油機進排氣系統(tǒng)原理圖

 

三、進排氣系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

 

      柴油機諸如排放不達標(biāo)，包括廢氣和噪聲排放，功率能耗等，這都與柴油機的進排氣系統(tǒng)有關(guān)。因此有必要對柴油機進排氣系統(tǒng)性能進行提升，以降低它的噪聲和廢氣的排放，在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的同時提升柴油機的功率能耗。 

1、進氣系統(tǒng)設(shè)計  

（1）空氣濾清器設(shè)計  

      燃油燃燒的時候需要消耗大量的空氣，以一般的柴油機為例，每消耗一升柴油大概要消耗6000-10000L空氣。這么多的空氣，里面的雜質(zhì)諸如灰塵等肯定會很多，如果不把這些雜質(zhì)清除，一定會加速氣缸的部件的磨損，縮短整個發(fā)動機的壽命。有實驗表明，如果不加裝濾清器，發(fā)動機的壽命大概縮短三分之二，所以空氣濾清器是很重要的。 

      為了保證柴油機氣缸的壽命，通常采用干式濾清器。  

（2）進氣導(dǎo)流管的設(shè)計  

      在現(xiàn)在的這個柴油發(fā)電機上，為了增強進氣效果，可以利用發(fā)動機的諧振，這需要空氣濾清器的進氣導(dǎo)管有交大的容積，來增強發(fā)動的諧振，提高進氣效能，但進氣導(dǎo)管又不能做的太粗，否則在里面流動的新鮮空氣的流速太低，反而不利于進氣，為了使效果最佳，通常設(shè)計的柴油機的導(dǎo)流管應(yīng)該做的又細又長，如圖7所示。 

（3）進氣歧管的設(shè)計  

      進氣歧管對于柴油機來說，進氣歧管必須把新鮮的空氣分配到各個氣缸的進氣道里面來，而且是均勻的分配，從這個要求考慮，進氣歧管必須是等長的，而且為了保證空氣具有較高的流速，進氣歧管的內(nèi)壁的應(yīng)該盡可能的光滑，以便提高進氣能力。一般進氣道使用合金鑄鐵制造，如圖8所示。但設(shè)備輕量化是柴油發(fā)電機的重點發(fā)展方向之一，為了配合這種趨勢，近來也采用鋁合金制造的進氣歧管，這種進氣歧管具有質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性能優(yōu)良的特點，隨著科技的進步也有采用復(fù)合材料的進氣歧管，而且應(yīng)用越來越廣。這種進氣歧管，內(nèi)壁光滑，質(zhì)量很輕，關(guān)鍵是其無需特別加工，其內(nèi)壁就特別光滑，這點十分重要，所以有增大應(yīng)用的趨勢。

2、排氣系統(tǒng)設(shè)計

（1）排氣歧管設(shè)計

      排氣管的形狀是很重要的，如果形狀設(shè)計的不佳，就會發(fā)生各缸排氣相互干擾，而且會出現(xiàn)排氣倒流的現(xiàn)象，為了避免這種現(xiàn)象，同事為了盡可能的利用慣性排氣，進一步降低排氣的阻力，我們希望排氣管做的盡可能長，同時各缸的排氣管應(yīng)該相互獨立，且等長。但從消除排氣干擾的角度講，對于4缸柴油機來說，我們把1、4缸的排氣歧管匯合在一起，將2、3缸的匯合在一起，二者很好的滿足以上的要求。

（2）消聲器設(shè)計

      柴油機氣缸產(chǎn)生的廢氣并不能直接排到大氣中去，這是因為，排出的氣體溫度大概在600-800攝氏度，廢氣的壓力在0.3到0.5個兆帕，這說明排出的廢氣具有很高的能量，與此同時，排氣還具有間歇性，會在氣管內(nèi)產(chǎn)生壓力的脈動，如果這樣的氣體直接排到大氣中去，噪音會很大，現(xiàn)在生活人們對噪聲污染的關(guān)注度越來越高，噪聲的控制很嚴(yán)格，而且，如果排氣噪聲很大，車內(nèi)乘員也會很不舒服，所以我們必須加裝消聲器來逐步衰減排氣壓力和減弱排氣壓力的脈動，最終使排出的氣體到達排放標(biāo)準(zhǔn)。

      一般說來，消聲器的外殼是由雙層鋼板焊接而成，中間留有間歇，內(nèi)殼做成波紋狀，與外殼的內(nèi)壁一起形成排氣通道，這樣是為了在有限的空間內(nèi)，是排氣和排氣通道的接觸面積最大，也就是使排氣走過的路程最大，這樣消耗的排氣能量自然最大，同時這樣的設(shè)計也有利于衰減排氣的壓力，有利于排氣脈動的散射，不讓脈動形成尖波狀，避免出面能量集中區(qū)域消聲效果是最好的。

 

圖7  空氣濾清器進氣導(dǎo)流管結(jié)構(gòu)圖

圖8  柴油機進氣管示意圖

 

總結(jié)：

      進排氣系統(tǒng)的作用可以視為柴油機優(yōu)化重要的組成部分。進氣系統(tǒng)將空氣引向柴油機，燃油和空氣在柴油機中被點燃，導(dǎo)致工作，同時廢氣經(jīng)過運動狀態(tài)和排氣管中排放。排氣系統(tǒng)的補充配件（如消聲器）也起到填補空氣中的有毒物質(zhì)，降低噪聲污染等等。綜上所述，進排氣系統(tǒng)的工作原理是相互融合的，通過協(xié)同性地實現(xiàn)更好的柴油機運行，產(chǎn)生更大的操作力量。

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