柴油机进排气系统的主要部件及作用

（1）概述 进气和排气是汽车发动机工作循环中实现“新陈代谢”所必需的过程。进气和排气的质量好坏对发动机能量的充分利用起着至关重要的作用。

①进排气系统作用。发动机进气系统的作用是尽可能多地和尽可能均匀地向各气缸供给新鲜清洁的空气。排气系统的作用是以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸内的废气排到大气中。

进排气系统的主要部件有进气管、空滤器、空压机、排气管、增压器、中冷器、消声器等。

②WD615系列柴油机的进排气过程。如图2-32所示，WD615系列柴油机的进排气系统带有增压器和中冷器。当环境温度为20℃左右时，新鲜空气经空气滤清器后，进入增压器压气机进气口，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，压气机出气口的空气温度为135℃，经过长的进气管道，增压后的新鲜空气流至中冷器进气口端时温度为130℃。

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。当到达各气缸缸盖进气道内时，空气温度升高为55℃左右，新鲜空气经进气门吸入气缸，经过压缩，空气温度、密度骤增，达到上止点前20°-2°曲轴转角（博世）时，高压喷入的雾化柴油立即与被压缩的空气混合，形成的混合气达到自燃温度和压力，空气与燃油混合燃烧后膨胀做功。

图2-32 WD615系列柴油机进排气流动示意图

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44℃，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、除炭粒后即排入大气。

（2）WD615系列柴油机进排气系统组成WD615系列柴油机进排气系统结构如图2-33、图2-34所示。

图2-33 WD615柴油机增压及中冷部件分解

1—进气管 2—连接弯管 3—密封圈 4、31、32、50、56—软管 5、30、33、35—卡箍 6、7、26、27、28—管子 8—进气管 9—锁环 10、13—垫片 11—螺塞 14、15、17、23、24、36、39、55—螺栓 12、16、18、25、40、42、44—垫圈 19—卡箍带 20—锁紧销 21、37、43、54—螺母 22、45、52—螺钉 29—连接管 34—托架 38—中冷器 41—支架 46—角架 47—接板总成 48—搭板 49—扩压管 51—软管长箍 53—排气支管接头 57—增压器

图2-34 WD615增压型柴油机的排气管、排气制动组件分解

1—涡轮增压器 2、11、12、18、21、23—垫片 3—后排气歧管 4—前排气歧管 5—密封环 6—回油管垫片 7—排气管垫片 8、15、32、34—螺栓 9—锁紧片 10、14—双头螺柱 13—弯管 16、17、19、20—排气制动组件 22—球形活节 24—工作缸 25—软管 26—进油管 27—油管凸缘 28—进油管扩建片 29—回油管 30—卡套 31—螺母 33—隔圈

①空气滤清器。空气滤清器简称空滤器，其作用是清除进入气缸内空气中的尘土和砂粒，以减少气缸、活塞、活塞环等机件的磨损，延长发动机使用寿命。

如图2-35所示，WD615系列柴油机空滤器为双级空滤器，第一级为旋流除尘器，第二级为纸质毛毡双级空滤器，毛毡滤芯也称安全滤芯，带有导流罩和集尘皮囊，其上还设有空滤器指示灯开关。

图2-35 WD615系列柴油机空滤器

1—滤芯 2、9—螺母 3—底座4—密封垫 5—气流导向器 6—保护帽 7—毛毡垫 8—安全滤芯 10—除尘阀 11—卡子 12—铭牌

空气经驾驶室后的集风道进入空气滤清器，经过导流罩在空滤器壳和滤芯间的间隙旋转，其中较大的颗粒和尘埃因离心作用而甩向空滤器壳，并顺空滤器壳的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，过滤后的干净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。空滤器最大阻力小于5kPa，若空气滤芯太脏，发动机工作时，真空度增加，空滤器指示灯开关接通，警告灯亮起，指示器为红色，提醒驾驶员应该维护或更换空气滤清器，以免影响柴油机的功率和寿命。

在选配和安装空滤器及连接管路时，应高度注意其密封性及安全滤芯。否则由于滤清失效、短路而导致发动机早期磨损，发动机使用没有达到规定的寿命就出现机油消耗量大量增加、曲轴箱窜气、发动机功率下降、冒黑烟等不正常现象，严重时还会产生缸套活塞严重磨损、活塞环折断、拉缸等故障。

使用双级空滤器注意事项如下：

a.检查空滤器各部位及连接管路是否密封良好。

b.每5000km/150h保养纸滤一次：拆下纸滤，轻敲端盖或用软毛刷扫去表面积尘。或用压缩空气反吹滤芯（由内朝外），效果更好。禁止用水或油清洗。(www.xing528.com)

c.空滤器保养后，若报警器还报警或纸芯破损或运行20000km/500h后应予更换。

d.更换纸滤同时揩净空滤器内部。

e.每10000km/250h保养预滤器一次：

拆下后盖（集尘盒），刷洗清除内外积尘，并检查排尘袋的完好性；拆下预滤器，用洗涤剂（禁用汽油）刷洗清除内外积尘或用压缩空气吹净内部积尘。

f.排尘袋老化或破损应及时更换，平常工作时确保鸭嘴向下，否则会失去旋风第一级排尘功能，造成滤芯过早失效。

g.滤芯的质量至关重要，并严重影响发动机寿命，决不能使用劣质滤芯。

②增压器。所谓增压就是将空气预先压缩，然后再供入气缸，以期提高空气密度、增加进气量的一项技术。由于进气量增加，可相应地增加循环供油量，从而增加发动机的升功率。同时，增压不仅可以改善燃油经济性，而且还可作为控制排放的有效技术措施之一，因而得到广泛应用。

根据提高进气密度方式的不同，或者驱动压气机的方式不同，增压发动机可分为机械增压、废气涡轮增压和气波增压三种基本类型。实现进气增压的装置就是增压器，WD615采用废气涡轮增压，本书中着重介绍废气涡轮增压，如图2-36所示。

涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少排放的重要部件。涡轮增压器本身并不是一种动力源，它利用发动机排气中的剩余能量来工作，其作用是向发动机提供更多的压缩空气。增压器利用发动机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压缩进入发动机气缸，增加了发动机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了发动机的功率，降低了燃油的消耗。同时，由于燃烧条件的改善，减少了废气中有害物质的排放，还可降低噪声。

柴油机经过增压以后，性能发生了显著变化。增压使柴油机的功率大大提高，增压后发动机的功率可提高20%～40%。以WD615机为例，增压后发动机的辅助系统消耗的功增加很少，而发动机功率增加较多，机械效率提高了近8%。此外增压后进气压力增高，燃烧条件得到改善，油耗也随之降低。

增压器以极高的工作转速（约80000～105000r/min）工作，因此，柴油机起动后应有适当的怠速空转（时间约5min，短暂停机可适当缩短）才能加载。柴油机在高速、大负荷运转时，不得立即停机，应逐渐降低负荷和转速，并空转3～5min，否则会导致增压器轴承损坏并失效。增压器拆卸后再装配时应在进油口加注清洁机油。

图2-36 WD615系列柴油机废气涡轮增压器

1—机壳 2、26—压板 3—锁片 4、14、24—螺栓 5—螺母6—叶轮 7、13—挡油环 8—密封环 9—密封套 10、17—弹簧挡圈 11、16—止推环 12—轴承 15—推力轴承 18—浮动轴承 19—后盖板 20—隔热板 21—转子轴 22—涡轮 23—涡轮壳 25—锁片

③中冷器。中冷器（空气中间冷却器的简称）的功用是为了克服因增压后空气压力升高、温度升高及空气密度减小而产生的不良影响，使增压后的空气降低到适宜的进气温度，以增加空气密度，提高充气效率，由此可以使发动机功率提高8%～10%。

中冷器的构造如同散热器，中冷器芯管壁上带有散热铜片，置于散热器前部，与散热器水箱安装在一起。中冷器进气口位于底部，如图2-37所示，其尺寸为Ф110mm或Ф80mm，出气口位于上部，尺寸Ф100mm，中冷器的阻力应小于10.8kPa（额定工况时）。

注意：应保证增压管路系统及零件的密封性和中冷器的散热性能。

④发动机进排气管。

图2-37 中冷器实体

a.发动机进气管。发动机进气管采用铸铝合金压铸制造，呈扇口形。市场上的WD615系列柴油机中有两种进气管：一种为自然吸气及增压柴油机用的进气管，进气口朝后，另一种为增压中冷柴油机所用的进气管，进气口朝前。

进气管上有烟度限制器空气管接头螺孔和油门拉索板螺孔，还有预热塞螺孔，不用预热塞时，用螺塞堵住。

b.发动机排气管。发动机排气管采用球墨铸铁材料，分别采用前三缸和后三缸两个排气歧管。

⑤消声器。消声器的作用是降低从排气管所排出废气的温度和压力，以减小噪声并消除废气中的火焰和火星，其工作原理是消耗废气流的能量，平衡气流的压力波动。消声器一般采用多次改变废气流动的方向，通过节流、膨胀、增加流动阻力，吸声和冷却等来实现。