新聞主題	分別簡(jiǎn)述發(fā)動(dòng)機進(jìn)排氣系統組成和工作過(guò)程

 

摘要：柴油發(fā)電機進(jìn)氣和排氣系統通常被認為是相互關(guān)聯(lián)的系統。首先，氣體以新鮮空氣體和廢氣的形式通過(guò)整個(gè)系統；另一方面，一些發(fā)動(dòng)機系統是內部相關(guān)的。進(jìn)氣系統負責為發(fā)動(dòng)機提供新鮮空氣體，而排氣系統負責排出燃燒后廢氣。發(fā)動(dòng)機進(jìn)排氣系統的顯著(zhù)特點(diǎn)是進(jìn)排氣側位置互換。因此，排氣歧管、排氣渦輪增壓器和催化轉化器位于發(fā)動(dòng)機的V形區域。

 

一、進(jìn)排氣系統的組成和作用

 

1、進(jìn)氣系統組成和作用

（1）進(jìn)氣管

      進(jìn)氣管是連接進(jìn)氣擋板與空氣濾清器的重要零件，可以說(shuō)它的質(zhì)量直接影響柴油發(fā)電機進(jìn)氣系統正常運行。進(jìn)氣管既要保證進(jìn)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(jìn)氣管件。

      基本型柴油機中的進(jìn)氣管，按材料分有鑄鐵和鐵皮兩類(lèi)，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(jìn)氣管不能互換，用戶(hù)在購買(mǎi)配件對，必須注意應與原機型用進(jìn)氣管相同。安裝時(shí)，進(jìn)氣管與汽缸蓋的結合面必須密封；進(jìn)氣管內不允許落入任何雜物，否則吸入汽缸內會(huì )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(kāi)動(dòng)柴油機，否則會(huì )導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有進(jìn)氣阻力指示器。當指示器的窗口由黃色變?yōu)榧t色，同時(shí)藍色箭頭指示7.5kPa真空度時(shí)，則表示該濾清器應迅速進(jìn)行除塵保養，保養后按一下指示器上方，使指示標志復位。

      對無(wú)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增減。清洗時(shí)，將鋼絲絨取出放在汽油中洗干凈，并用壓縮空氣吹干。同時(shí)清洗濾清器的油池，然后加入適量的新機油。

      當旋風(fēng)紙質(zhì)空氣濾清器上的阻力指示器失靈時(shí)，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)現濾芯破損或污垢嚴重不易清除時(shí)，則需換新。

 

圖1  柴油機空氣濾清器結構圖

圖2  空氣濾清器紙質(zhì)濾芯的除塵方法

 

 

2、排氣系統的組成和作用

      排氣系統主要包括排氣歧管，排氣管和消聲器。排氣系統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(gè)方面，一個(gè)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(wèn)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。排氣歧管設計成分段組合式結構，其連接處設有膨脹接頭。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(lái)降低柴油機的排氣噪聲的?；拘筒裼蜋C均不裝消聲器。4、6缸基本型柴油機的消聲器結構如圖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(shí)，消聲器帶有30斜面的出口方向應朝下，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構圖

 

二、進(jìn)排氣系統工作原理

 

      進(jìn)排氣系統是柴油機的核心組成部分之一，而且扮演著(zhù)極其重要的角色，其結構如圖5所示，工作原理如圖6所示。下面將介紹進(jìn)排氣系統的工作原理，通過(guò)詳細分析其作用來(lái)解析其工作過(guò)程。

1、進(jìn)氣系統

      首先，空氣濾清器是過(guò)濾空氣中雜質(zhì)的裝置，避免異物進(jìn)入柴油機而導致?lián)p傷。進(jìn)氣管的作用則是引導空氣進(jìn)入柴油機。通常情況下，進(jìn)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(dòng)力輸出。而進(jìn)氣歧管是將空氣引向缸體，起到流量分配的作用。最后，缸內噴油器是將燃油噴向缸內，根據空氣流量派發(fā)相應的燃油量，以便進(jìn)行燃燒。

      在工作過(guò)程中，進(jìn)氣系統需要將空氣從環(huán)境中引導到柴油機內部燃燒。當沿著(zhù)進(jìn)氣管進(jìn)入柴油機的空氣進(jìn)入到氣缸內時(shí)，它會(huì )與缸內點(diǎn)燃后燃燒的混合氣體混合在一起，然后在柴油機運行時(shí)進(jìn)行燃燒。

2、排氣系統

      首先，排氣系統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(dòng)狀態(tài)的氣體組成進(jìn)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)轉化成無(wú)害的物質(zhì)。消音器是用來(lái)減輕排氣時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，使柴油發(fā)電機運行時(shí)更加安靜。

      在工作過(guò)程中，推動(dòng)軸帶動(dòng)缸子的過(guò)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(shí)，聲波的振動(dòng)將通過(guò)其中的耗散材料進(jìn)行吸收，并將聲波轉化為熱質(zhì)。

 

圖5  柴油機進(jìn)排氣裝置結構圖

圖6  柴油機進(jìn)排氣系統原理圖

 

三、進(jìn)排氣系統的優(yōu)化設計

 

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

1、進(jìn)氣系統設計  

（1）空氣濾清器設計  

      燃油燃燒的時(shí)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(huì )很多，如果不把這些雜質(zhì)清除，一定會(huì )加速氣缸的部件的磨損，縮短整個(gè)發(fā)動(dòng)機的壽命。有實(shí)驗表明，如果不加裝濾清器，發(fā)動(dòng)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(jìn)氣導流管的設計  

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

（3）進(jìn)氣歧管的設計  

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

2、排氣系統設計

（1）排氣歧管設計

      排氣管的形狀是很重要的，如果形狀設計的不佳，就會(huì )發(fā)生各缸排氣相互干擾，而且會(huì )出現排氣倒流的現象，為了避免這種現象，同事為了盡可能的利用慣性排氣，進(jìn)一步降低排氣的阻力，我們希望排氣管做的盡可能長(cháng)，同時(shí)各缸的排氣管應該相互獨立，且等長(cháng)。但從消除排氣干擾的角度講，對于4缸柴油機來(lái)說(shuō)，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(mǎn)足以上的要求。

（2）消聲器設計

      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(gè)兆帕，這說(shuō)明排出的廢氣具有很高的能量，與此同時(shí)，排氣還具有間歇性，會(huì )在氣管內產(chǎn)生壓力的脈動(dòng)，如果這樣的氣體直接排到大氣中去，噪音會(huì )很大，現在生活人們對噪聲污染的關(guān)注度越來(lái)越高，噪聲的控制很?chē)栏?，而且，如果排氣噪聲很大，?chē)內乘員也會(huì )很不舒服，所以我們必須加裝消聲器來(lái)逐步衰減排氣壓力和減弱排氣壓力的脈動(dòng)，最終使排出的氣體到達排放標準。

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

 

圖7  空氣濾清器進(jìn)氣導流管結構圖

圖8  柴油機進(jìn)氣管示意圖

 

總結：

      進(jìn)排氣系統的作用可以視為柴油機優(yōu)化重要的組成部分。進(jìn)氣系統將空氣引向柴油機，燃油和空氣在柴油機中被點(diǎn)燃，導致工作，同時(shí)廢氣經(jīng)過(guò)運動(dòng)狀態(tài)和排氣管中排放。排氣系統的補充配件（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(jìn)排氣系統的工作原理是相互融合的，通過(guò)協(xié)同性地實(shí)現更好的柴油機運行，產(chǎn)生更大的操作力量。

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