七、进、排气系统
进、排气系统的作用是按照发动机工况需要,定时定量向气缸供给清洁的空气,将燃烧后的废气排入大气。进、排气系统包括空气滤清器、废气涡轮增压器(简称增压器)、中冷器、进排气歧管、消声器等装置,进、排气系统如图22所示。
1.进、排气系统的工作过程
1)当新鲜空气(假设环境温度为20℃)经过空气滤清器滤清后,进入增压器压气机进气口,经增压后,从压气机出气口进入进气管道,空气密度增加、温度升高;压气机出气口处的空气温度为135 ℃,经过长的进气管,增压后的新鲜空气流至中冷器进气口端时空温度为 130℃。
2)经过中冷器冷却后,空气从中冷器出气口出来,温度降为50 ℃,然后进入发动机进气管;当到达各缸缸盖进气道内时,空气温度稍有升高为55 ℃,新鲜空气经过气门吸入气缸,经过压缩,空气温度、密度骤增,活塞达到上止点前,喷入的柴油达到所需的自燃温度和压力,空气与燃油混合燃烧后膨胀做功。
3)进入排气行程时,排气门打开,废气经过缸盖气道时的温度高达600℃,经过排气歧管(每三缸一根),进入增压器涡轮,高温废气推动涡轮高速旋转后从涡轮出气口排出,温度降为445 ℃,经过排气制动阀体通道和活动球节管进入消声器,经过消声、除颗粒排入大气。
2.空气滤清器
空气滤清器为纸质—毛毡双级滤清器。毛毡滤芯也称安全滤芯,带有导流罩和集尘皮囊,其上还有空气滤清器指示灯开关。空气滤清器如图23所示。
空气经驾驶室后的集风道进入空气滤清器,经导流罩,空气在滤清器壳和滤芯间的间隙旋转,空气中较大的颗粒和尘埃因离心作用而甩向滤清器壳,并顺壳内壁落入底盖及集尘皮囊中,经过离心净化后的空气再经纸质滤芯和毛毡安全滤芯,滤去较细的灰尘;经过滤后的空气经安全滤芯的中央通道进入发动机进气管或增压器进气口。
当空气滤清器未堵塞时,进气管内的吸力(负压)未达到克服弹簧弹力而使触点闭合的程度;当空气滤清器堵塞到一定程度,进气管内吸力大(负压大),克服弹簧弹力使触点闭合构成回路,仪表板上空气滤清器红色指示灯闪烁不停,以提醒驾驶人空气滤清器应进行保养了。
3.进、排气歧管
进气歧管采用铸铝合金压铸制造,呈扁口形,进气歧管上有冒烟限制器空气管接头螺孔、油门拉线固定板螺孔和预热塞螺孔。
排气歧管采用球墨铸铁材料,分为两段,前三缸为前排气歧管和后三缸为后排气歧管,两歧管间互相套接,并装有钢片密封环,能够有效地密封。后排气歧管采用带夹层的双出口孔排气歧管。
进、排气歧管如图24所示。
4.增压器
发动机排出的废气经过涡轮壳进入喷嘴,将废气的热能与压力能变成动能,并以一定的方向流向涡轮叶轮,从而使涡轮高速旋转,带动同轴上的压气机叶轮高速旋转,新鲜空气经
过空气滤清器被吸入到高速旋转的压气机叶轮,使气流速度增加,压力升高,再经过扩压器
与压气机壳,使气流的动能变成压力能,压力进一步提高,空气的密度增大后进入进气管,以实现进气增压,提高发动机功率的目的。增压后发动机功率可提高20% -40%。
增压器主要由压气机和涡轮两部分组成,如图25所示。
1)压气机部分:主要包括单级离心式压气机、扩压器和压气机壳。
2)涡轮部分:主要包括涡轮壳、单级径流式涡轮。
涡轮轴与涡轮是采用摩擦焊接连成一体,压气机叶轮以间隙配合装在涡轮轴上,用螺母压紧。涡轮与轴总成、压气机叶轮,经过精确的单体动平衡,以保证高速旋转时正常工作。
3)增压器的转子支承是采用内支承型式,全浮动式轴在位于两叶轮之间的中间体内,转子的轴向力靠推力轴承端面来承受。全浮式轴承即轴与轴套之间径向间隙全靠一定压力的机油将转子浮起来保证。
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