进排气系统的功能与特点

进排气系统主要是为动力系统发动机的平台使用的，发动机正常工作需要呼入“新鲜的空气”，并呼出废气，该辅助系统是为保障发动机的正常供、排气，满足平台的相关试验需求而设计的，同时试验中可能需要特定的空气温度、湿度和压力，并需要满足相关标准规定，此时也需要进排气辅助系统。

（一）进气系统

发动机进气状态对发动机性能影响是很重要的，随着温度的上升和进气压力的下降，功率下降而排放则呈上升趋势，因此为了统一比较标准和测试发动机的不同性能，需要提供发动机测试用的进气系统，试验台的发动机进气系统适用于给发动机提供充足洁净的空气源，根据空气提供方式的不同可分为直接采用试验室内部空气和专用空气源供给两种方式。直接采用试验室内部空气的进气方式不需要额外的进气系统；专用空气源供给的方式也分为两种，即管道直取式和进气调节系统式。

管道直取式，该方式是采用直接的管道连接，将发动机的进气口引至室外，直接取得外部新鲜空气，此方式在设计时需考虑设计足够的空气流通截面，同时需要设计空气的过滤和消音功能，该方式结构简单，成本较低，但无法控制进气的温度、湿度、气压等。

进气调节系统式，该方式是采用专用的进气调节设备，在满足进气量的同时还可以对进气的温度、湿度、压力进行调节，在试验时有时需要控制进气的温度在25℃，进气湿度在55%，进气压力高于大气压100 Pa，此时需要采用进气调节系统进行调控。

对于进气调节系统而言其可以对进气的温度、压力和湿度进行控制，整个系统采用中央空调（恒温恒湿机组）为核心，配合气压控制系统组合而成，其中压力控制分为两部分：主风道控制和支风道控制。主风道采用变频调速风机来控制主风道压力，支风道采用风阀调节的方法进行调控，为保证控制精度，在支风道采用电加热进行二次控制。

进气调节系统的主要工作原理为恒温恒湿机组根据设定的温度和湿度来控制风道内空气的温度和湿度，风道压力由增压箱提供，增压箱由变频器进行控制，PLC通过压力传感器采集主风道内压力，通过与设定压力值进行比较得出压力差，压力差经PID算法运算后输出相应的信号控制变频器，从而得到主风道期望的压力。支风道采用类似的控制原理，通过风阀执行器来控制风阀的开度，由于风阀位置的不同，其节流损失也就不同，以此来控制支风道内的压力。

（二）排气系统

台架中的排气系统主要用于将发动机的废气排出试验室，同时在设计中需要尽量减小发动机的排气背压，因此试验室中使用的排气管直径应大于发动机的排气管直径。发动机废气的排放会产生噪声和部分危害气体，所以排气系统应具备相应的消音、防爆和废气处理的功能。有时为了模拟整车实际的使用情况，排气系统还应具有可改变排气背压的功能。因此排气系统是由排气管路、背压调节装置、消音坑、尾气处理装置等部分组成。

1.排气管路

发动机废气需排出试验室，因此需要将发动机的排气孔通过管道连接至户外，在进行管路设计时需要使设计的管路直径大于发动机排气管直径。(www.xing528.com)

2.背压调节装置

排气背压是指发动机排气的阻力压力，背压调节系统用于控制排气管路中的背压值。背压值的改变是在发动机排气管中增加一个可控的高温节流阀，通过控制阀门开度改变发动机排气管的空气阻力，从而改变发动机的背压值。

背压值的测量根据国家规定应在离发动机排气管出口或涡轮增压器出口75 mm处，在排气连接管里进行测量，测压头与管内壁平齐。背压传感器的安装位置应在一直径不变的直管段，一般遵循前3D后4D的原则，否则在安装位置后马上进行变径处理时测量点容易出现负压值。

3.消音坑

排气管路中会产生较大的噪声，因此需要设计相关的消音设备，消音坑是最常见的消音设备。其原理为：通过一定组合的数组消音坑，使发动机排出废气的脉动气流变成稳定的气流，以减少对环境空气的扰动作用。

在消减发动机噪声时除了消减噪声的强度外还需要考虑其相应的频率特性，因为发动机目前使用的消音器主要是有声学滤波或消耗声能的装置，它们对不同频率的噪声有不同的消音性能，因此在进行消音设备的设计时需要知道在各个频率成分上所必需的消音量，即所谓的消音量频率特性。

消音坑的选择需要满足消音性能好、消音频率范围宽、空气动力性好、能耐高温、耐废气冲击和腐蚀、结构简单、成本低的特性。

4.尾气处理装置

发动机的尾气处理主要是由三元催化系统来完成的，三元催化是一种氧化剂，在富氧燃烧条件下可将尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物同时去除。