換氣系統(tǒng)與換氣過程

1、內(nèi)容提要1. 換氣系統(tǒng)的功用與組成2. 四行程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程3. 四行程內(nèi)燃機(jī)的充氣效率及影響因素分析4. 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門控制系統(tǒng)與可變進(jìn)氣管5. 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)第3章 換氣系統(tǒng)與換氣過程3.1 換氣系統(tǒng)的作用與組成作用:根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的工作循環(huán)和著火次序適時(shí)地開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使足量的純凈空氣或空氣與燃油的混合氣及時(shí)地進(jìn)入氣缸，并及時(shí)地將廢氣排出。組成：空氣濾清器、進(jìn)氣管系、配氣機(jī)構(gòu)、排氣管系和消聲器等（圖3-1）。圖3-1 發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)組成1-空氣濾清器 2-進(jìn)氣管系 3、4-配氣機(jī)構(gòu) 5-排氣管系 6-消聲器1.作用 去除新鮮空氣中塵埃和油霧的裝置(空氣中灰塵的75以上是高

2、硬度的SiO2，發(fā)動(dòng)機(jī)不裝空氣濾清器，將使活塞磨損量增加3倍，活塞環(huán)磨損量增加9倍，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命將縮短2/3)。圖3-2 干式紙濾芯空氣濾清器a）濾清器總成 b）紙濾芯1-濾芯 2-濾清器外殼 3-濾清器蓋 4-金屬網(wǎng) 5-打褶濾紙 6-濾芯上蓋 7-濾芯下蓋2.結(jié)構(gòu)與工作原理 結(jié)構(gòu)（以干式紙濾芯空氣濾清器為例（圖3-2）：濾清器殼體、紙濾芯（用經(jīng)過樹脂處理的微孔濾紙做成）、塑料密封圈。工作原理：帶恒溫進(jìn)氣裝置的空氣濾清器（圖3-3）:作用：控制進(jìn)氣溫度在3053之間，可降低有害的CO、HC排放。結(jié)構(gòu)：增設(shè)一套空氣加熱與控制系統(tǒng)，二個(gè)進(jìn)氣口，一個(gè)接熱空氣管10，另一個(gè)接冷空氣進(jìn)氣導(dǎo)流管1，由閥門

3、3控制二個(gè)進(jìn)氣管的開閉。圖3-3 帶恒溫進(jìn)氣裝置的空氣濾清器1-進(jìn)氣導(dǎo)流管 2-真空控制膜盒 3-控制閥 4-進(jìn)氣溫度傳感器 5-空氣濾清器 6-熱爐 7-冷空氣入口 8-排氣支管 9-熱空氣出口 10-熱空氣管原理：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，汽車前罩下的環(huán)境溫度低于30，溫度傳感器4通過控制機(jī)構(gòu)使控制閥3關(guān)閉導(dǎo)流管1，打開熱空氣管10，冷空氣從排氣支管8上部的熱爐加熱，經(jīng)熱空氣管10和空氣濾清器5進(jìn)入動(dòng)機(jī)；當(dāng)溫度超過53時(shí)，溫度控制機(jī)構(gòu)使控制閥3完全關(guān)閉熱空氣管10，進(jìn)入空氣濾清器的空氣全部是環(huán)境空氣。當(dāng)溫度在3053時(shí)，控制閥3部分開啟，二個(gè)進(jìn)氣口均有空氣流過。3. 空氣濾清器的分類 （1）按工作

4、原理分慣性式:利用氣流高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用，將空氣中的塵埃和雜質(zhì)分離；過濾式:利用濾芯材料濾除空氣的塵埃和雜質(zhì)。綜合式: 慣性式和過濾式都有。（2）按濾芯材料分 有紙濾芯、鐵絲網(wǎng)濾芯等。紙濾芯具有重量輕、成本低、濾清效果好等優(yōu)點(diǎn)。紙質(zhì)濾芯有干式和濕式兩種。濕式紙質(zhì)濾芯經(jīng)油浸處理，使用壽命更長，濾清效果更好，但不能反復(fù)使用，需定期更換。干式紙質(zhì)濾芯可以反復(fù)使用，廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上。4. 空氣濾清器的維護(hù) 圖3-4 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管系1-空氣濾清器 2-空氣流量計(jì) 3-進(jìn)氣總管 4-進(jìn)氣支管適時(shí)清潔濾芯（用手輕拍或用壓縮空氣吹去積塵）。進(jìn)氣管系它由進(jìn)氣總管和進(jìn)氣支管組成（圖3-4）。1. 進(jìn)氣總管

5、 指空氣濾清器至進(jìn)氣支管之間的管道。按有效利用進(jìn)氣壓力波的原理設(shè)計(jì)進(jìn)氣管的長度、形狀和結(jié)構(gòu)。各種形狀的氣室，以減小進(jìn)氣脈動(dòng)。在電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中，進(jìn)氣總管還裝有空氣流量計(jì)或進(jìn)氣壓力傳感器，以便對進(jìn)入氣缸的空氣量進(jìn)行計(jì)量。2.進(jìn)氣支管 指進(jìn)氣總管后向各氣缸分配空氣的支管。圖3-5 陶瓷熱敏電阻加熱1-陶瓷熱敏電阻加熱器 2-密封圈 3-密封墊 4-進(jìn)氣支管進(jìn)氣支管的溫度很重要，因?yàn)闇囟忍?，汽油將凝結(jié)在管壁上，混合氣霧化不良，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜帷Ｍǔ５募訜岱绞接幸韵聨追N：（1）利用陶瓷加熱器（圖3-5） 在進(jìn)氣支管4內(nèi)裝有陶瓷熱敏電阻加熱器1。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)前，打開陶瓷加熱器電源，加熱器通電加熱

6、，當(dāng)溫度升高后，加熱器電阻加大，當(dāng)溫度升高到180時(shí)，其電阻變得無窮大，切斷電流，停止加熱。（2）利用高溫排氣加熱（圖3-6） 使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流過進(jìn)氣管底部對進(jìn)氣加熱。在排氣支管內(nèi)裝有混合氣預(yù)熱閥4，根據(jù)季節(jié)的不同，調(diào)節(jié)控制閥的開度，從而改變對進(jìn)氣支管的加熱程度。帶恒溫進(jìn)氣裝置的空氣濾清器（圖3-3）也是這類機(jī)構(gòu)。圖3-7 利用循環(huán)冷卻液加熱1-節(jié)氣體安裝面 2-循環(huán)冷卻液管 3-進(jìn)氣支管安裝面 4-與機(jī)體安裝面圖3-6 利用高溫排氣加熱1-進(jìn)氣管 2-石棉襯墊 3-混合氣預(yù)熱閥軸 4-混合氣預(yù)熱閥 5-排氣管 6-混合氣預(yù)熱閥調(diào)節(jié)手柄也有的發(fā)動(dòng)機(jī)將進(jìn)氣支管與排氣支管合裝成一體，直接利用排氣支管

7、中的熱量加熱進(jìn)氣支管。這種方式加熱快，縮短冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。缺點(diǎn)是熱機(jī)時(shí)，還在加熱，減少了進(jìn)入氣缸的空氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率下降。（3）利用循環(huán)冷卻液加熱（圖3-7） 這種進(jìn)氣支管內(nèi)設(shè)有水套，并與冷卻系連通，讓冷卻液在進(jìn)氣支管水套內(nèi)循環(huán)。這種形式比廢氣加熱時(shí)間長，但熱機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好。排氣管系圖3-8 排氣管系與消聲器1-排氣支管 2-排氣總管 3-催化轉(zhuǎn)化器 4-排氣溫度傳感器 5-副消聲器6-后排氣管 7-主消聲器 8-排氣尾管它由排氣支管和排氣總管組成（圖3-8）。其作用是匯集發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的廢氣，使之安全地排入大氣中。作用：消聲、滅火（排氣門剛打開時(shí)，排氣壓力達(dá)0.30.5MPa，溫度約60

8、0800。如果讓廢氣直接排入大氣，必然產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。并且高溫氣體排入大氣，有時(shí)還帶有未燃燒完全的火焰或火星，也會對環(huán)境造成危害）。圖3-10 消聲器1-排氣入口 2-外殼 3-多孔管 4-隔板 5-排氣出口工作原理：通過多次地變動(dòng)排氣氣流方向或重復(fù)地使氣流通過收縮又?jǐn)U大的斷面，或?qū)饬鞣指顬樵S多小的支流并沿著不平滑的平面流動(dòng)等方法，以消耗廢氣中的能量，衰減排氣氣流的壓力波，降低噪聲。構(gòu)造(圖3-10): 3.2 配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的作用圖3-11 配氣機(jī)構(gòu)總體總成1-曲軸正時(shí)皮帶輪 2-中間軸正時(shí)皮帶輪 3-齒形皮帶 4-張緊輪 5-凸輪軸傳動(dòng)皮帶輪 6-進(jìn)氣凸輪軸 7-凸輪 8-液壓挺柱 9-

9、進(jìn)氣門組件 10-排氣凸輪軸 11-排氣門組件其作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)和點(diǎn)火次序，適時(shí)地開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使純凈空氣或空氣與燃油的混合氣及時(shí)地進(jìn)入氣缸，廢氣及時(shí)地排出。配氣機(jī)構(gòu)總體組成與工作原理1配氣機(jī)構(gòu)總體組成(以頂置雙凸輪軸齒形皮帶傳動(dòng)的配氣機(jī)構(gòu)（圖3-11）為例)氣門組件（含進(jìn)排氣門、進(jìn)排氣門座、氣門彈簧、氣門鎖夾、氣門導(dǎo)管等）氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（液壓挺柱）凸輪軸凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（含曲軸正時(shí)皮帶輪、凸輪軸傳動(dòng)皮帶輪、齒形皮帶、張緊輪等）2配氣機(jī)構(gòu)工作原理齒形皮帶3帶動(dòng)進(jìn)排氣凸輪軸旋轉(zhuǎn)，克服氣門彈簧力作用壓下進(jìn)氣門，進(jìn)氣門開啟，開始進(jìn)氣。各缸進(jìn)、排氣門開閉的時(shí)刻取決于各進(jìn)、排氣凸輪的相

10、對位置及進(jìn)排氣凸輪軸與曲軸的相對位置。1.按氣門的布置位置分（側(cè)置式、頂置式兩種）側(cè)置式：氣門布置在氣缸的一側(cè)。使燃燒室結(jié)構(gòu)不緊湊，熱量損失大，氣道曲折，進(jìn)氣流通阻力大，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性變差，已被淘汰。頂置式：氣門布置在氣缸蓋上（圖3-11）。2. 按凸輪軸布置位置分（上置凸輪軸、中置凸輪軸、下置凸輪軸三種）圖3-13 中置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)1-凸輪軸 2-挺柱 3-支架 4-調(diào)整螺釘 5-搖臂 6-搖臂軸 7-鎖夾8-氣門彈簧座 9-氣門彈簧 10-氣門導(dǎo)管 11-氣門圖3-12 下置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)1-凸輪軸 2-挺柱 3-推桿 4-搖臂軸 5-鎖緊螺母 6-調(diào)整螺釘 7-搖臂8-氣

11、門鎖夾 9-氣門彈簧座 10-氣門彈簧 11-氣門導(dǎo)管 12-氣門 13-氣門座（1）下置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)（圖3-12）：凸輪軸1布置在曲軸箱上，由曲軸正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是凸輪軸離曲軸較近，可用齒輪驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)簡單。但存在零件較多，傳動(dòng)鏈長，系統(tǒng)彈性變形大，影響配氣準(zhǔn)確性等缺點(diǎn)。 （2）中置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)（圖3-13）：凸輪軸1布置在曲軸箱上。與下置凸輪軸相比，省去了推桿，由凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動(dòng)搖臂，減小了氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，適應(yīng)更高速的發(fā)動(dòng)機(jī)。（3）上置凸輪軸配氣機(jī)構(gòu) 凸輪軸直接布置在氣缸蓋上，直接通過搖臂或凸輪來推動(dòng)氣門的開啟和關(guān)閉。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沒有推桿等運(yùn)動(dòng)件，系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大大

12、減小，非常適合現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其轎車發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)頂置氣門凸輪軸的個(gè)數(shù)，又分為單頂置凸輪軸（SOHC）和雙頂置凸輪軸（DOHC）兩種。單頂置凸輪軸（圖3-14）僅用一根凸輪軸同時(shí)驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門，結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊。圖3-15 雙頂置凸輪軸1-凸輪軸 2-搖臂 3-進(jìn)氣門 4-排氣門圖3-14 單頂置凸輪軸1-進(jìn)氣門 2-排氣門 3-凸輪軸 4-搖臂軸雙頂置凸輪軸驅(qū)動(dòng)由兩根凸輪軸分別驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門。有兩種布置形式，一種是凸輪通過搖臂驅(qū)動(dòng)氣門（圖3-15）；另一種是凸輪直接驅(qū)動(dòng)氣門（圖3-11），這種雙凸輪軸布置有利于增加氣門數(shù)目，提高進(jìn)排氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，是現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的主要形式

13、。3. 按曲軸和配氣凸輪軸的傳動(dòng)方式分（分為齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒帶傳動(dòng)三種）。（1）齒輪傳動(dòng)（圖3-16） 齒輪上都有正時(shí)記號，裝配時(shí)必須按要求對齊。圖3-16凸輪軸的齒輪傳動(dòng)1-曲軸正時(shí)齒輪 2-凸輪軸正時(shí)齒輪 3-凸輪軸 4-挺柱 5-推桿 6-搖臂座7-搖臂軸 8-搖臂 9-氣門圖3-17凸輪軸的鏈傳動(dòng)1-曲軸鏈輪 2-油泵驅(qū)動(dòng)鏈輪 3-液力張緊裝置 4-凸輪軸鏈輪 5-導(dǎo)鏈板 6-鏈條（2）鏈傳動(dòng)（圖3-17） 優(yōu)點(diǎn)是布置容易，若傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，還可用兩級鏈傳動(dòng)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)質(zhì)量及噪聲較大，鏈的可靠性和耐久性不易得到保證。圖3-19 氣門組件1-氣門鎖夾 2-氣門彈簧座 3-氣門彈簧

14、4-氣門油封 5-氣門彈簧墊圈 6-氣門導(dǎo)管 7-氣門 8-氣門座 9-氣缸蓋（3）齒帶傳動(dòng) 現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用齒形帶傳動(dòng)(圖3-11)。齒形帶用氯丁橡膠制成，中間夾有玻璃纖維和尼龍織物，以增加強(qiáng)度。齒帶的張力可以由張緊輪進(jìn)行調(diào)整。這種傳動(dòng)方式可以減小噪聲，減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量和降低成本。4.按每缸氣門的數(shù)目分 有2氣門、3氣門、4氣門和5氣門。多氣門結(jié)構(gòu)（35氣門），使發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣流通截面積增大，提高了充氣效率，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能和排放性能。配氣機(jī)構(gòu)主要由氣門組件、凸輪軸組件、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。1氣門組件（圖3-19） 由氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門鎖夾等零

15、件圖3-20 氣門頂形狀a）平頂 b）凹頂c）凸頂組成。（1）氣門：頭部、桿身和帶密封錐面的氣門盤組成。氣門盤頂面的形狀有凸頂、平頂和凹頂（圖3-20）。平頂結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也小，應(yīng)用最多；凸頂?shù)膭偠却螅軣崦娣e也大，用于某些排氣門；凹頂氣門質(zhì)量小，慣性小，與桿部的過渡有一定的流線形，可以減小進(jìn)氣阻力，常用作進(jìn)氣門。氣門盤有一密封錐面，其錐角一般為30045°。圖3-21 氣門彈簧座的固定方式a）鎖夾固定 b）鎖銷固定1-氣門桿 2-氣門彈簧 3-彈簧座 4-鎖夾 5-鎖銷氣門桿與彈簧連接方式:鎖夾式（圖3-21a）:有兩個(gè)半圓形錐形鎖夾4。鎖銷式（圖3-21b）

16、：在氣門桿端有一個(gè)安裝一個(gè)鎖銷。（2）氣門座：氣缸蓋的進(jìn)、排氣道與氣門錐面相貼合的部位稱為氣門座（圖3-19）?？稍跉飧咨w上直接鏜出，但大多數(shù)是用耐熱合金鋼單獨(dú)制成座圈（稱氣門座圈），壓入氣缸蓋（體）中，以提高使用壽命和便于維修更換。圖3-22 氣門彈簧a) 等螺距彈簧b) 不等螺距彈簧 c)雙彈簧 （3）氣門導(dǎo)管和油封：氣門導(dǎo)管（圖3-19）的作用是在氣門作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)向，以保證氣門與氣門座之間的正確配合與開閉。當(dāng)凸輪直接作用于氣門桿端時(shí)，承受側(cè)向作用力并起傳熱作用。氣門與氣門導(dǎo)管間留有0.050.12mm的微量間隙。該間隙過小，會導(dǎo)致氣門桿受熱膨脹與氣門導(dǎo)管卡死；間隙過大，會使機(jī)油

17、進(jìn)入燃燒室燃燒。為了防止過多的潤滑油進(jìn)入燃燒室，有的在氣門導(dǎo)管上安裝有橡膠油封4（圖3-19）。（4）氣門彈簧：作用是保證氣門復(fù)位。氣門彈簧多為圓柱形螺旋彈簧（圖3-22）。發(fā)動(dòng)機(jī)裝一根氣門彈簧時(shí)，采用不等距彈簧（圖3-22b），以防止共振。裝兩根彈簧時(shí)(圖3-22c)，彈簧內(nèi)、外直徑不同，旋向不同，它們同心安裝在氣門導(dǎo)管的外面，不僅可以提高彈簧的工作可靠性，防止共振的產(chǎn)生，還可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度。 2.凸輪軸組件（圖3-23） 圖3-23凸輪軸組件1-螺栓 2-墊圈 3-正時(shí)齒輪 4-止推凸緣 5-止推座 6-凸輪軸襯套 7-凸輪軸 8-驅(qū)動(dòng)汽油泵的偏心輪 9-驅(qū)動(dòng)分電器的螺旋齒輪 10-凸

18、輪軸軸頸 11-凸輪由凸輪軸7、凸輪軸襯套6和止推凸緣4等組成（對于下置凸輪軸的汽油機(jī)，還加工有驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵、分電器的螺旋齒輪9和驅(qū)動(dòng)汽油泵的偏心輪8）。圖3-24 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序判斷（圖3-24）：從凸輪軸前端看，轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，則可判斷出該發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序?yàn)?-2-4-3。曲軸每旋轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸轉(zhuǎn)一圈。圖3-24 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸圖3-25凸輪軸的軸向定位1-正時(shí)齒輪 2-止推片 3-凸輪軸頸為了防止凸輪軸軸向竄動(dòng)，需要進(jìn)行軸向定位(圖3-25)，止推片2安裝在正時(shí)齒輪1和凸輪第一軸頸3之間，且留有一定間隙。調(diào)整止推片的厚度，可控制其軸向間隙大小。3.凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

19、圖3-26正時(shí)齒輪安裝記號傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝時(shí)應(yīng)特別注意曲軸正時(shí)齒輪（或鏈輪、帶輪）與凸輪軸正時(shí)齒輪（或鏈輪、帶輪）的相互位置關(guān)系。4.氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 是將凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闅忾T往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。主要由氣門挺柱、推桿、搖臂、搖臂軸、氣門間隙調(diào)整螺釘和液壓挺柱等組成（圖3-12）圖3-28推桿1-上凹球頭 2-空心桿 3-下凸球頭（1）挺柱：作用是將凸輪的推力傳給推桿或氣門，承受凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)傳來的側(cè)向力并傳給發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體。圖3-27氣門挺柱的形狀a）菌形挺柱 b）平面挺柱c）桶形挺柱1-挺柱 2-凸輪a)c)b)形式：菌形挺柱、平面挺柱和桶形挺柱（圖3-27）。挺柱減小摩擦及磨損方法：圖3-29搖臂A、C-

20、油道 B-油槽1）將挺柱工作面制成半徑的球面（圖3-27a）。2）挺柱相對凸輪偏心安置（圖3-27b）。3）挺柱外表面做兩端小中間大的桶形（圖3-27c）。（2）推桿(圖3-28):作用是傳力。其上端的凹槽，下端凸頭。（3）搖臂(圖3-29):作用改變傳力方向，同時(shí)利用兩邊臂的比值（稱搖臂比）來改變氣門的升程。搖臂與氣門桿端接觸部分接觸應(yīng)力高，且有相對滑移，磨損嚴(yán)重，因此在該部分常堆焊有硬質(zhì)合金。圖3-30搖臂組1-墊圈 2、3、4-搖臂軸支座 5-搖臂軸 6、8、10-搖臂 7-彈簧 9-定位銷 11-鎖簧 12-堵頭 C、D、E：油孔搖臂組件（圖3-30）：青銅襯套或滾針軸承、搖臂軸、搖臂

21、軸支座、彈簧。搖臂內(nèi)一般鉆有油道，與搖臂軸中心相通。壓力機(jī)油充滿搖臂軸中心，并從搖臂油孔流出，潤滑挺桿及氣門桿端等零件。（4）氣門間隙調(diào)整螺釘（圖3-31）：用來調(diào)整氣門間隙。圖3-31氣門間隙1-搖臂 2-氣門間隙調(diào)整螺釘 3-鎖緊螺母氣門間隙:指發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)，氣門關(guān)閉時(shí)，氣門與搖臂之間的間隙。其作用是為氣門及驅(qū)動(dòng)組件工作時(shí)留有受熱膨脹的余地。一般在冷態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門的間隙為0.250.3mm，排氣門的間隙為0.300.35mm。氣門間隙過小，漏氣；氣門間隙過大，撞擊、磨損、氣門開啟的延續(xù)角度變小，氣缸的充氣及排氣情況變壞。發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，由于氣門、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件磨損，會導(dǎo)致氣門間隙產(chǎn)生變化

22、，應(yīng)注意檢查調(diào)整。(5) 液壓挺柱：無需調(diào)整氣門間隙。結(jié)構(gòu)：圖3-32所示為桑塔納和捷達(dá)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用的液壓挺柱。挺柱體9由上蓋和圓筒焊接成一體，可以在缸蓋14的挺柱體孔中上下運(yùn)動(dòng)。液壓缸12的內(nèi)孔和外圓都經(jīng)過精加工研磨，外圓與挺柱內(nèi)導(dǎo)向孔相配合，內(nèi)孔則與柱塞11配合，兩者都可以相對運(yùn)動(dòng)。液壓缸底部裝有一個(gè)補(bǔ)償彈簧13，把球閥5壓靠在柱塞的閥圖3-32液壓挺柱1-高壓油腔 2-缸蓋油道 3-油量孔 4-斜油孔 5-球閥 6-低壓油腔 7-鍵形槽 8-凸輪軸 9-挺柱體 10-挺柱體焊縫 11-柱塞 12-套筒 13-彈簧 14-缸蓋 15-氣門桿座上，它還可以使挺柱頂面和凸輪表面保持緊密接觸，

23、以消除氣門間隙。當(dāng)球閥關(guān)閉柱塞中間孔時(shí)，可將挺柱分成兩個(gè)油腔，上部的低壓油腔6和下部的高壓油腔1；球閥開啟后，則形成一個(gè)通腔。工作原理：當(dāng)圓筒挺柱體9上的環(huán)形油槽與缸蓋上的斜油孔4對齊時(shí)（圖中位置），發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系中的機(jī)油經(jīng)斜油孔4和環(huán)形油槽流入低壓油腔6。位于挺柱體背面上的鍵形槽7可將機(jī)油引入柱塞上方的低壓油腔。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)、挺柱體9和柱塞11向下移動(dòng)時(shí)，高壓油腔1中的機(jī)油被壓縮，油壓升高，加上補(bǔ)償彈簧13的作用，使球閥緊壓在柱塞的下端閥座上，這時(shí)高壓油腔與低壓油腔被分隔開。由于液體具有不可壓縮性，整個(gè)挺柱如同一個(gè)剛體一樣下移，推開氣門15。此時(shí)，挺柱環(huán)形油槽已與斜油孔4錯(cuò)開，停止進(jìn)油。當(dāng)挺柱達(dá)

24、到下止點(diǎn)后開始上行時(shí)，在氣門彈簧上頂和凸輪下壓的作用下，高壓油腔封閉，球閥也不會打開，液壓挺柱仍可認(rèn)為是一個(gè)剛性挺柱，直至上升到凸輪處于基圓，使氣門關(guān)閉時(shí)為止。此時(shí)，缸蓋主油道中的壓力油經(jīng)斜油孔4進(jìn)入挺柱的低壓油腔6，同時(shí)，高壓油腔1內(nèi)油壓下降，補(bǔ)償彈簧推動(dòng)柱塞上行。從低壓油腔來的壓力油推開球閥而進(jìn)入高壓油腔，使兩腔連通充滿機(jī)油。這時(shí)挺柱頂面仍和凸輪緊貼。在氣門受熱膨脹時(shí)，柱塞和液壓缸作軸向相對運(yùn)動(dòng)，高壓油腔中的油液可經(jīng)過液壓缸與柱塞間的縫隙擠入低壓油腔。因此，使用液壓挺柱時(shí)，可以不預(yù)留氣門間隙。圖3-33換氣過程a） 氣缸壓力、排氣管壓力變化曲線b）進(jìn)、排氣門相對流通截面積變化曲線3.3 四

25、沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程包括排氣過程和進(jìn)氣過程。其氣缸壓力變化如圖3-33所示。1.自由排氣階段從排氣門打開到氣缸壓力接近于排氣管壓力的這個(gè)時(shí)期，稱為自由排氣階段。超臨界排氣:廢氣以當(dāng)?shù)匾羲倭鬟^排氣門。亞臨界排氣:排氣流速小于音速，氣體的流動(dòng)轉(zhuǎn)入亞臨界狀態(tài)，到某一時(shí)刻缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力相近時(shí)，自由排氣階段結(jié)束。2.強(qiáng)制排氣階段 廢氣被上行的活塞強(qiáng)制排出。為使廢氣排除更徹底，排氣門可以到上止點(diǎn)后10°30°CA（曲軸轉(zhuǎn)角）關(guān)閉。圖3-34圖3-34配氣相位圖為了增加進(jìn)氣充量，進(jìn)氣門應(yīng)在上止點(diǎn)前打開，下止點(diǎn)后關(guān)閉。進(jìn)、排氣門實(shí)際開啟和關(guān)閉的時(shí)刻以曲軸轉(zhuǎn)角表示即為配氣定時(shí)，也稱配

26、氣相位。用環(huán)形圖表示配氣相位稱為配氣相位圖（圖3-34）。1.進(jìn)氣提前角 發(fā)動(dòng)機(jī)從進(jìn)氣門打開時(shí)刻到活塞行至上止點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。其目的是為了保證進(jìn)氣開始時(shí)，進(jìn)氣門已開啟較大，增加進(jìn)入氣缸的新鮮氣體或可燃混合氣。非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣提前角一般在00400CA。該角度過小，進(jìn)氣充量增加少；該角度過大，又會導(dǎo)致廢氣流入進(jìn)氣管。2進(jìn)氣遲后角 是指活塞從下止點(diǎn)行至進(jìn)氣門完全關(guān)閉的曲軸轉(zhuǎn)角。其目的是利用進(jìn)氣氣流慣性和壓力差繼續(xù)進(jìn)氣。非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣遲后角一般在400700CA。該角度過小，進(jìn)氣氣流慣性未能得到充分利用，降低了進(jìn)氣充量；而該角度過大，進(jìn)氣氣流慣性已用完，會導(dǎo)致已經(jīng)進(jìn)入氣缸的新鮮充量又被排出。3

27、排氣提前角 從排氣門打開到活塞行至下止點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。其目的是利用廢氣壓力，使氣缸內(nèi)廢氣排得更干凈。但排氣提前角也不宜過大，否則將造成做功能力損失。非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般在450550CA。4排氣遲后角 指活塞從上止點(diǎn)到排氣門完全關(guān)閉所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。其目的是利用排氣氣流性慣性使廢氣排除更干凈。非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)該角度一般在100350CA。過大會造成排出的廢氣又被吸入氣缸。5. 氣門重疊角 由于進(jìn)、排氣門的早開和遲閉，就會有一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為氣門重疊，重疊的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。適宜的氣門重疊角，可以利用氣流壓差和慣性清除殘余廢氣，增加新鮮充量，稱此為燃燒室掃氣。非增

28、壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門重疊角一般為200800CA,增壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般為 8001600CA，所以增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效提高充氣量。發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，轉(zhuǎn)速不同，配氣相位也就不同，最佳的配氣相位角是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求，通過反復(fù)試驗(yàn)確定。在使用中，由于配氣機(jī)構(gòu)零部件磨損、變形或安裝調(diào)整不當(dāng)，會使配氣相位產(chǎn)生變化，應(yīng)定期進(jìn)行檢查調(diào)整。3.4 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率評價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程完善的程度可采用充氣效率指標(biāo)，它是指每循環(huán)實(shí)際進(jìn)入氣缸的充量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論充量的比值。式中 V1、m1實(shí)際進(jìn)入氣缸充量的體積、質(zhì)量； Vh、ms進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的理論充量的體積、質(zhì)量。所謂進(jìn)氣狀態(tài)是指當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)?/p>

29、的大氣狀態(tài)(非增壓機(jī)型)或增壓器壓氣機(jī)出口的氣體狀態(tài)(增壓機(jī)型)。柴油機(jī)充氣效率一般在0.750.9，汽油機(jī)在0.700.85。1.進(jìn)氣終了壓力pa pa值愈高，值也愈大。減少進(jìn)氣系統(tǒng)流通阻力，可提高pa。使用多進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)可以有效提高pa值。如上海柴油機(jī)廠生產(chǎn)的6135Q1型車用柴油機(jī)，由2氣門改為4氣門后，15分鐘功率由154kW提高到194kW，最大扭矩由784 N·m提高到920N·m，經(jīng)濟(jì)性和排氣溫度得到相應(yīng)改善。目前中小排量以上轎車發(fā)動(dòng)機(jī)，已普遍采用4氣門結(jié)構(gòu)。壁面光滑平直的進(jìn)、排氣管道，氣流流通阻力小。在使用中，應(yīng)特別注意對空氣濾清器的清潔保養(yǎng)，以保證進(jìn)氣暢通，

30、提高 值。發(fā)動(dòng)機(jī)增壓，可以較大幅度提高進(jìn)氣終了壓力，有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能（見本章3.6）。2.進(jìn)氣終了溫度Ta Ta愈高，充入氣缸中的工質(zhì)密度愈小，新鮮充量愈少。因此柴油機(jī)的進(jìn)、排氣管道分置于氣缸蓋的兩側(cè)，適當(dāng)加大氣門重疊角，有利于降低Ta。對化油器式汽油機(jī)，為了使液態(tài)汽油在進(jìn)氣管中蒸發(fā)混合，常利用排氣支管或冷卻水的熱量加熱新鮮空氣，所以進(jìn)、排氣管安置于氣缸蓋的同側(cè)。3氣缸內(nèi)殘余廢氣數(shù)量 殘余廢氣量增多，不僅使下降，而且使燃燒惡化，燃油消耗提高，排放惡化。提高壓縮比，采用多氣門機(jī)構(gòu)，合理的排氣相位，都可以減少氣缸內(nèi)殘余廢氣數(shù)量。4配氣相位 合理的配氣正時(shí)對提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率有重要的意義。它可以

31、有效延長進(jìn)、排氣延續(xù)時(shí)間，利用氣流慣性進(jìn)行充氣和掃氣。3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣控制技術(shù) 可變氣門控制系統(tǒng)傳統(tǒng)配氣機(jī)構(gòu)存在的問題：發(fā)動(dòng)機(jī)制造裝配好后，配氣相位角及氣門升程便無法改變。導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)，在氣門重疊角范圍內(nèi)，由于氣流慣性的減弱，可能造成廢氣倒流。尤其當(dāng)轉(zhuǎn)速在1000r/min以下時(shí)，更為明顯，容易造成怠速工作不穩(wěn)，功率下降等；而在高轉(zhuǎn)速時(shí)，又由于進(jìn)氣行程的時(shí)間非常短促，可能造成進(jìn)氣不足、排氣不凈、功率下降。因此傳統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)難以同時(shí)兼顧高低轉(zhuǎn)速時(shí)對配氣相位的要求。理想的配氣相位角應(yīng)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及其它工況而改變。日本本田汽車公司于1989年推出了自行研制的“可變氣門配氣相位和氣

32、門升程電子控制系統(tǒng)” （Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，簡稱 “VTEC”），是世界上第一個(gè)能同時(shí)控制氣門開閉時(shí)間及升程兩種不同情況的圖3-35VTEC機(jī)構(gòu)1-凸輪軸 2-搖臂軸 3-主搖臂 4-正時(shí)板 5-中間搖臂 6-止推活塞 7-輔助搖臂 8-同步活塞B 9-同步活塞A 10-正時(shí)活塞3-42四行程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣損失氣門控制系統(tǒng)。1VTEC的基本結(jié)構(gòu)圖3-35所示是本田ACCORD（雅閣）F23A和F20B1發(fā)動(dòng)機(jī)的VTEC機(jī)構(gòu)。主要由氣門、凸輪、搖臂、同步活塞等組成。五段工作凸輪（圖3-36）：排

33、氣凸輪2、6與常規(guī)排氣凸輪相同。進(jìn)氣有3個(gè)凸輪，主進(jìn)氣凸輪3有較大的進(jìn)氣提前角和較大的氣門升程，輔助進(jìn)氣凸輪5有較小的進(jìn)氣提前角和較小的氣門升程，還增加了一個(gè)中間進(jìn)氣凸輪4，其具有最大的進(jìn)氣提前角和最大的氣門升程。圖3-365段工作凸輪1-凸輪軸 2、6-排氣凸輪 3-主進(jìn)氣凸輪 4-中間進(jìn)氣凸輪 5-輔助進(jìn)氣凸輪三個(gè)進(jìn)氣凸輪分別驅(qū)動(dòng)三根搖臂（圖3-37），與主凸輪、輔助凸輪和中間凸輪相對應(yīng)的搖臂分別為主搖臂7、輔助搖臂5和中間搖臂6。三根搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動(dòng)的同步活塞3和4、正時(shí)活塞1等。圖3-37搖臂組件1-正時(shí)活塞 2-正時(shí)活塞彈簧 3-同步活塞A 4-同步活塞B 5-輔助搖臂 6

34、-中間搖臂 7-主搖臂3-42四行程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣損失圖3-38發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)1-凸輪軸 2-主凸輪 3-中間凸輪 4-輔助凸輪 5-主搖臂 6-中間搖臂 7-輔助搖臂 8-搖臂軸中心油道 9-搖臂軸 10-止推活塞彈簧 11-止推活塞 12-同步活塞B 13-同步活塞A 14-正時(shí)活塞2VTEC的工作原理圖3-39發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)1-凸輪軸 2-主凸輪 3-中間凸輪 4-輔助凸輪 5-主搖臂 6-中間搖臂 7-輔助搖臂 8-搖臂軸中心油道 9-搖臂軸 10-止推活塞彈簧 11-止推活塞 12-同步活塞B 13-同步活塞A 14-正時(shí)板 15-正時(shí)活塞 16-搖臂軸油孔（1）工作過程 發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)，

35、 VTEC機(jī)構(gòu)的油道內(nèi)沒有機(jī)油壓力，正時(shí)活塞、同步活塞和止推活塞在回位彈簧作用下都處于左端（圖3-38），正時(shí)板卡入正時(shí)活塞14，使其不能移動(dòng)，此時(shí)正時(shí)活塞和同步活塞13正好處在主搖臂5內(nèi)，同步活塞12處在中間搖臂6內(nèi)，止推活塞11處在輔助搖臂7內(nèi)，使三根搖臂分離，彼此獨(dú)立工作。主凸輪2和輔助凸輪4分別推動(dòng)主搖臂和輔助搖臂，控制兩個(gè)進(jìn)氣門的開閉。主凸輪升程較大，所以它驅(qū)動(dòng)的氣門開度較大；輔助凸輪升程較小，所以它驅(qū)動(dòng)的氣門開度較小。這時(shí)，中間搖臂6雖然也被凸輪驅(qū)動(dòng)，但因?yàn)槿齻€(gè)搖臂彼此分離獨(dú)立，所以中間搖臂并不參與工作，對氣門動(dòng)作無影響。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)，VTEC工作和普通發(fā)動(dòng)機(jī)相似。發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到

36、某一個(gè)設(shè)定的高轉(zhuǎn)速（如3000r/min）時(shí)，由ECU傳來的信號打開VTEC電磁閥，壓力機(jī)油通過搖臂軸上的油孔16（圖3-39）進(jìn)入正時(shí)活塞，正時(shí)板移出，推動(dòng)搖臂內(nèi)的正時(shí)活塞，使三根搖臂鎖成一體。由于中間凸輪升程最高，搖臂鎖為一體后由它驅(qū)動(dòng)，進(jìn)氣門開啟時(shí)間延長，升程增加。所以發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，VTEC系統(tǒng)改變氣門正時(shí)和氣門升程，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩提高。圖3-40VTEC控制系統(tǒng)1-液壓油道 2-壓力開關(guān) 3-電磁閥3-42四行程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣損失當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速再次降低到某一個(gè)設(shè)定的低轉(zhuǎn)速時(shí)，VTEC電磁閥斷電，切斷油路，搖臂內(nèi)的液壓也隨之降低，活塞在回位彈簧作用下退回原位，三根搖臂再次分離，獨(dú)立工作

37、。（2）工作過程控制 VTEC系統(tǒng)的氣門工作狀態(tài)的切換由控制系統(tǒng)控制（圖3-40），它主要由傳感器、控制單元和執(zhí)行器組成。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、水溫傳感器、負(fù)荷傳感器等信號進(jìn)行判斷，輸出相應(yīng)的控制信號，通過電磁閥3調(diào)節(jié)搖臂內(nèi)活塞液壓系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下由不同的凸輪控制，從而使進(jìn)氣門的開度和正時(shí)處于較佳狀態(tài)。VTEC電磁閥開啟后，控制系統(tǒng)通過壓力開關(guān)2反饋一信號給ECU，以監(jiān)控系統(tǒng)工作。制系統(tǒng)1.控制原理 利用改變進(jìn)氣管長度、直徑等進(jìn)氣系統(tǒng)參數(shù)來改變進(jìn)氣壓力波，提高充氣效率。實(shí)驗(yàn)證明：在中低轉(zhuǎn)速時(shí)，較細(xì)長的進(jìn)氣管充氣效果較好；而在高轉(zhuǎn)速時(shí)，粗短的進(jìn)氣管充氣效果較

38、好。2.控制方法 現(xiàn)代電控發(fā)動(dòng)機(jī)采用了諧波進(jìn)氣控制系統(tǒng)（ACIS），即可變進(jìn)氣管系統(tǒng)。（1）進(jìn)氣管長度可變結(jié)構(gòu)(圖3-41)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而自動(dòng)改變進(jìn)氣管有效長度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)中低速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦指令轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，空氣沿彎曲而細(xì)長的進(jìn)氣支管進(jìn)入氣缸。細(xì)長的進(jìn)氣支管增強(qiáng)了氣流的慣性，提高了進(jìn)氣速度，進(jìn)氣量增多；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)換閥開啟，空氣直接進(jìn)入短粗的進(jìn)氣支管。短粗的進(jìn)氣支管阻力小，使進(jìn)氣增多。 （2）進(jìn)氣管截面可變結(jié)構(gòu)（圖3-42）：能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而自動(dòng)改變進(jìn)氣管有效截面。圖中顯示每個(gè)氣缸有4個(gè)氣門（兩個(gè)圖3-41 進(jìn)氣管長度可變結(jié)構(gòu)1-空氣濾清器 2-節(jié)氣門 3-轉(zhuǎn)換閥 4

39、-轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu) 5-發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門），2個(gè)進(jìn)氣門各配有一個(gè)進(jìn)氣管道，其中一個(gè)進(jìn)氣通道中裝有進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥。在發(fā)動(dòng)機(jī)低速中、小負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，只利用一個(gè)進(jìn)氣通道，即發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣通道的有效截面變小，此時(shí)進(jìn)氣流速提高，進(jìn)氣慣性大，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦指令轉(zhuǎn)換閥開啟，兩條進(jìn)氣通道同時(shí)工作，此時(shí)進(jìn)氣截面增加，進(jìn)氣阻力減小，充氣量增加，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)動(dòng)力性。圖3-42 進(jìn)氣管截面可變結(jié)構(gòu)還有一些進(jìn)氣可變系統(tǒng)可以同時(shí)控制進(jìn)氣管道的長度與直徑（有效截面）。3.6 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓增壓：是將空氣預(yù)先壓縮后再供入氣缸，以提高進(jìn)氣密度、增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)

40、技術(shù)。一般可增加功率1060，有的甚至成倍增長；同時(shí)增壓還可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，降低有害氣體排放，其CO和HC排放僅為非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的1/31/2。進(jìn)氣增壓衡量參數(shù)：（1）增壓度：指發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后增長的功率與增壓前的功率之比。式中 Pek發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后的有效功率；Peo發(fā)動(dòng)機(jī)增壓前的有效功率。多數(shù)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓度在0.10.6的范圍內(nèi)，而高增壓柴油機(jī)的增壓度可達(dá)3以上。（2）增壓比：指增壓后空氣壓力pb與增壓前空氣壓力po之比。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)按增壓比的大小可分為：低增壓（b 1.5）、中增壓（1.5b2.5）、高增壓（2.5b3.5)和超高增壓（b3.5）。進(jìn)氣增壓的方法有廢氣渦輪增壓、機(jī)械增壓、氣波增

41、壓等，其中以廢氣渦輪增壓技術(shù)最為成熟，效率也高，應(yīng)用最廣。1.基本結(jié)構(gòu)與工作原理 圖3-43 廢氣渦輪增壓示意圖1-排氣口 2-渦輪機(jī) 3-壓氣機(jī) 4-進(jìn)氣口 5-進(jìn)氣管 6-排氣管意圖圖3-44 徑流式渦輪增壓器1-壓氣機(jī)蝸殼 2-無葉式擴(kuò)壓管 3-壓氣機(jī)葉輪 4-密封套 5-增壓器軸 6-進(jìn)氣道 7-推力軸承 8-擋油板 9-浮動(dòng)軸承 10-渦輪機(jī)葉輪 11-出氣道 12-隔熱板 13-渦輪機(jī)蝸殼 14-中間體廢氣渦輪增壓是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣時(shí)的能量，沖擊渦輪機(jī)2（圖3-43），使它高速旋轉(zhuǎn)。通過傳動(dòng)軸，帶動(dòng)壓氣機(jī)3也高速旋轉(zhuǎn)，將空氣增壓，再經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸。渦輪機(jī)與壓氣機(jī)通過中間體組裝在一起

42、，稱為增壓器。按廢氣在渦輪機(jī)中的不同流動(dòng)方向可分為徑流式和軸流式兩大類，車用發(fā)動(dòng)機(jī)多用徑流式渦輪增壓器。2. 徑流式渦輪增壓器（圖3-44） 該增壓器由離心式壓氣機(jī)（動(dòng)力渦輪）、徑流式渦輪機(jī)（增壓渦輪）和中間體三部分組成。增壓器軸5通過兩個(gè)浮動(dòng)軸承支承在中間體內(nèi)。（1）離心式壓氣機(jī)（圖3-45）：它由進(jìn)氣道、葉輪2、擴(kuò)壓管3及蝸殼4組成。葉輪包括葉片1和輪轂，由增壓器軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。圖3-45 離心式壓氣機(jī)示意圖1-壓氣機(jī)葉片 2-葉輪 3-葉片式擴(kuò)壓管 4-蝸殼圖3-46 徑流式渦輪機(jī)示意圖1-葉輪 2-葉片 3-葉片式噴管 4-蝸殼當(dāng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣經(jīng)進(jìn)氣道軸向進(jìn)入葉輪2，在離心力的作用下被

43、壓縮并被甩到葉輪外緣?？諝鈴男D(zhuǎn)的葉輪獲得能量，使其流速、壓力和溫度均有較大的提高，然后進(jìn)入擴(kuò)壓管3。擴(kuò)壓管是一個(gè)斷面漸擴(kuò)的通道，空氣流過擴(kuò)壓管時(shí)流速降低，壓力和溫度均升高，氣流將在葉輪中得到的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。擴(kuò)壓管分為葉片式和無葉式兩種。無葉式擴(kuò)壓管實(shí)際上是由蝸殼和中間體側(cè)壁所形成的環(huán)形空間。無葉式擴(kuò)壓管構(gòu)造簡單，工況變化時(shí)對壓氣機(jī)效率影響較小，適于車用增壓器。葉片式擴(kuò)壓管是由相鄰葉片構(gòu)成的流道，其擴(kuò)壓比大，效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工況變化時(shí)對壓氣機(jī)效率影響較大。蝸殼4收集從擴(kuò)壓器流出的空氣，并繼續(xù)將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽驂簹鈾C(jī)的出口。（2）徑流式渦輪機(jī)（圖3-46）：它是將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能

44、量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的裝置。由蝸殼、噴管、葉輪和出氣道等組成。蝸殼4的進(jìn)口與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管相連，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)蝸殼引導(dǎo)進(jìn)入葉片式噴管3。噴管是相鄰葉片構(gòu)成的漸縮形流道。排氣流過噴管時(shí)降壓、降溫、增速、膨脹，使排氣的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。由噴管噴出的高速氣流沖擊葉輪1，并在葉片2所形成的流道中繼續(xù)膨脹做功，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)的噴管也有葉片式和無葉式兩種?，F(xiàn)代車用徑流式渦輪機(jī)多采用無葉式噴管。渦輪機(jī)的蝸殼引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣以一定的角度進(jìn)入渦輪機(jī)葉輪，同時(shí)將排氣的壓力能和熱能部分地轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。圖3-47 中間體1-推力軸承 2-潤滑油入口 3-潤滑油道 4-浮動(dòng)軸承（3）中間體（圖3-47）：中間體內(nèi)裝有增壓器軸

45、及軸承1和4。增壓器軸上安裝有渦輪機(jī)葉輪、壓氣機(jī)葉輪和密封套等零件，組成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子以（1052×105）r/min速度高速旋轉(zhuǎn)。增壓器軸承常采用浮動(dòng)軸承，浮動(dòng)軸承實(shí)際上是套在軸上的圓環(huán)。圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承座之間都有間隙，形成雙層油膜。增壓器軸與增壓器軸承是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵部位，要保證良好的潤滑與冷卻。來自發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)主油道的機(jī)油，經(jīng)增壓器中間體上的機(jī)油入口2進(jìn)入增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸承。然后經(jīng)中間體上的機(jī)油出口返回發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼。在增壓器軸上裝有油封，用來防止機(jī)油竄入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)蝸殼內(nèi)。如油封損壞，將導(dǎo)致機(jī)油消耗量增加和排氣冒藍(lán)煙。由于汽油機(jī)增壓器的

46、熱負(fù)荷大，因此在增壓器中間體的渦輪機(jī)側(cè)設(shè)置冷卻水套，并用軟管與發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系連通。冷卻液從中間體上的冷卻液進(jìn)口流入冷卻水套，從冷卻液出口流回發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系。冷卻液在中間體的冷卻水套中循環(huán)，對增壓器軸及增壓器軸承進(jìn)行冷卻。3.增壓系統(tǒng)的控制（1）增壓壓力的控制：采用渦輪增壓技術(shù)后，由于平均有效壓力的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傾向增大，熱負(fù)荷偏高。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速及負(fù)荷等工況下都能得到最佳增壓值，并防止爆震和限制熱負(fù)荷，對渦輪增壓系統(tǒng)增壓壓力必須進(jìn)行控制。通常在增壓系統(tǒng)中設(shè)有進(jìn)氣旁通閥或排氣旁通閥。排氣旁通閥及其控制裝置在增壓器上的安裝位置如圖3-48所示。其工作原理是當(dāng)壓氣機(jī)出口壓力（增壓壓力）低于

47、限定值時(shí)，膜片式控制閥1的膜片在膜片彈簧的作用下，帶動(dòng)連動(dòng)桿2使排氣旁通閥保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)增壓壓力超過限定，增壓壓力克服膜片彈簧力，推動(dòng)膜片并帶動(dòng)連動(dòng)桿將旁通閥打開，使部分排氣不經(jīng)過渦輪機(jī)直接排放到大氣中，從而達(dá)到控制增壓壓力及渦輪轉(zhuǎn)速的目的。圖3-48 排氣旁通閥1-膜片式控制閥 2-連動(dòng)桿 3-排氣旁通閥 4-排氣管 5-渦輪機(jī)葉輪 6-渦輪機(jī)蝸殼 7- 增壓器軸 8-中間體 9-壓氣機(jī)蝸殼 10-壓氣機(jī)葉輪 11-連通管進(jìn)氣旁通閥的工作原理與排氣旁通閥類似。圖3-49 發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制增壓壓力系統(tǒng)原理圖1-空氣濾清器 2-壓氣機(jī) 3-渦輪增壓器 4-渦輪機(jī) 5-旁通閥 6-增壓壓力電磁閥 7-膜片式控制閥 8-節(jié)氣門 9-冷卻器 10-空氣流量計(jì)理圖現(xiàn)代電控汽油機(jī)中，排氣旁通閥通常由發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制。圖3-49所示為帶有廢氣渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)電腦存儲器中，存儲著發(fā)動(dòng)機(jī)增壓壓力特性圖的有關(guān)數(shù)據(jù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)增壓壓力等傳感器輸入的信息，確定當(dāng)時(shí)的實(shí)際進(jìn)氣增壓壓力，并與理論壓力值進(jìn)行比較。若實(shí)際增壓壓力值與理論壓力值不相符合，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦就輸出控制信號，通過對增壓壓力電磁閥6進(jìn)行控制