三、发动机进、排气系统

问题84　进气系统的作用是什么，由哪些部件组成？

发动机工作时，需要吸入充足的新鲜空气，以和燃油按一定比例混合进行燃烧。因此，进气系统的作用是向发动机供应清洁进气并向气缸提供可燃混合气。如图2-17所示，进气系统由进气管、空气滤清器、节气门体和进气歧管等组成。

多数发动机的进气歧管用铝合金铸成，更新的进气歧管由塑料制成。为确保气缸充气良好，进气歧管内表面必须非常光滑，以最大限度地减小进气阻力。进气系统必须与外界完全隔绝，通过漏气处的未经计量的进气会干扰发动机的管理，导致发动机工作不稳，尤其是在怠速时，可能会导致怠速不稳甚至熄火。

问题85　空气滤清器起什么作用？

空气滤清器（图2-18）是一个空气过滤净化装置，内部装有一个空气滤芯（简称空滤），空气进入发动机时，可除去空气中的灰尘和其他对发动机有害的颗粒。当滤芯因灰尘过多堵塞时，会使发动机出现冒黑烟、动力不足和油耗增加的现象。因此，空气滤清器滤芯必须定期清洗或更换，以保持空气滤清器良好的畅通性，减少活塞和气缸的磨损，延长发动机的使用寿命。

问题86　什么是进气管谐振？

发动机运转时，进气门不断地开启及关闭。气门开启时，进气歧管中的混合气以一定的速度通过气门进入气缸，当气门突然关闭时，混合气受阻就会反弹，这样周而复始会产生波动频率。如果进气歧管很短，显然这种频率会更快；如果进气歧管很长，这个频率就会变得相对慢一些。在合适的条件（发动机转速、进气管粗细、长度）下，进气压力波可使进气过程结束时，进气门处压力高于正常进气压力，从而提高充气系数（进气效率）。

问题87　什么是可变进气歧管？

发动机在低转速时，又长又细的进气歧管，可以增加进气的气流速度和惯性，并使汽油得以更好地雾化，燃烧得更好，提高扭矩。发动机在高转速时需要大量混合气，这时进气歧管就会变得又粗有短，这样才能吸入更多的混合气，提高发动机输出功率。可变进气歧管的工作原理如图2-19所示。

①进气控制阀关闭时，进气歧管长度增加，截面积减少，增大了气流惯性，提高了发动机低速（怠速）时的输出扭矩。

②进气控制阀打开时，进气歧管长度变短，截面积增大，提高了进气效率，从而增大了发动机中高转速时的输出功率。

问题88　节气门起什么作用，其结构是怎样的？

节气门用来控制发动机的进气量（图2-20）。汽油发动机是通过改变进气量来改变输出功率的，当节气门开度增大时，进入发动机气缸的空气增多，发动机ECU计算出来的喷油量也就增大，使喷油器向缸内喷射更多的燃油，由此发动机产生了更多的动力。

节气门分传统拉线式节气门和电子节气门两种。传统发动机节气门操纵机构是通过拉索（软钢丝）或者拉杆，一端连接加速踏板，另一端连接一个椭圆形的片状蝶阀，阀门可绕其短轴转动一定角度。当驾驶员操作加速踏板时，阀门打开一定的角度以控制发动机进气量。电子节气门则没有拉索，它由发动机ECU根据加速踏板位置和发动机运行状态来计算节气门开度，并通过驱动直流电机使节气门阀门达到需要的角度位置。

问题89　什么是电子节气门？

现代新型的发动机采用电子节气门（图2-21），它包含怠速控制功能，因此没有安装怠速控制阀。电子节气门可提供与传统发动机节气门相同的功能，它依据来自ECM的控制信号，通过节气门电机来驱动阀门。

问题90　电子节气门的工作原理是怎样的？

电子节气门总成必须采用具有ETC系统驱动功能的发动机电子控制模块（ECM）作为核心控制元件。系统的控制软件通常采用以发动机扭矩输出控制为基础的算法模式。同时，由于取消了机械式节气门拉线机构，电子节气门需要配置以电阻式电位器装置为重要附件的节气门踏板控制器机构，向发动机电子控制模块（ECM）提供车辆操控需求信息，便于车辆驾驶员控制车辆的工作状态。

问题91　发动机混合气完全燃烧的条件是什么？

发动机工作时，必须吸入和燃油成比例的适量空气，才能形成可以完全燃烧的混合气，这就是空燃比。每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数，称为理论空燃比。各种燃料的理论空燃比是不相同的，汽油为14.7。只有混合气的浓度达到理论空燃比，并在正确时刻点火引燃后，汽油发动机的可燃混合气才能完全燃烧。空燃比大于理论值的混合气称为稀混合气，空燃比小于理论值的混合气称为浓混合气。

问题92　混合气的浓稀对发动机有什么影响？

发动机正常运转，必须具备足够的压缩终了压力和温度，正确的点火时刻和良好的火花塞跳火以及良好的空气和燃油的混合比。只有使汽油与空气以一定比例均匀混合才能燃烧完全，以最低的油耗获得足够的动力。用过量空气系数λ来表示混合气的浓稀，λ是指实际空燃比与化学计量空燃比的比值。不同成分的混合气对发动机动力性和经济性的影响如下。

（1）λ=1　这只是理论上完全燃烧的混合比，实际上这种成分的混合气在气缸中不能得到完全的燃烧。

（2）λ略大于1　混合气的空燃比略大于理论空燃比，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多。

（3）λ<1　混合气的空燃比小于理论空燃比时，供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC多，发动机的耗油量较大。

（4）λ>1　供给稀混合气，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使HC增多。

问题93　排气系统的作用是什么，由哪些部分组成？

排气系统用来收集和排放发动机气缸中燃烧产生的废气，是发动机排放和降噪的重要总成。发动机排气系统的结构如图2-22所示，它主要由排气歧管、排气管、催化转化器（三元催化器）、消声器、尾管等组成。排气系统通过橡胶吊耳固定在车身上，允许排气装置小幅移动，防止车身振动。安装的隔热板，防止车身温度过高。

排气歧管是指发动机缸体排气口后部带有分支的管路，通常采用铸铁或不锈钢制成，其作用是将各缸的排气集中起来导入排气管，对它的要求主要是尽量减少排气阻力，并避免各缸之间相互干扰。消声器的作用是降低从排气管排出废气的温度和压力，以消除火星和噪声。发动机尾气经过前、后三元催化器时，通过高温的催化反应，可将HC和CO转变为无害的H2O和CO2，大大降低了尾气中有害气体（HC、CO、NOx）的排放。

问题94　涡轮增压系统有什么作用，其工作原理是怎样的？

增压系统的作用是将空气预先压缩后再供入气缸，以提高空气密度，增加进气量，从而相应增加喷油量，提高发动机动力，实现小排量发动机输出高功率。

常见的增压方式有两种，一种是涡轮增压；另一种是机械增压。车用发动机多采用涡轮增压器，其结构如图2-23所示。涡轮增压器用四个螺母和螺柱固定在排气歧管上，并用金属垫片密封，其工作原理是利用发动机排出的高温废气冲击增压器的涡轮室，推动涡轮旋转，并带动与涡轮同轴安装的压气机叶轮转动，压送新鲜空气进入气缸。当发动机转速升高时，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，压气机叶轮就能压缩更多的空气进入气缸，从而可以燃烧更多的燃料，大大增加了发动机的输出功率。

问题95　回风阀起什么作用？

若涡轮增压系统正工作时，车辆需要减速松油而突然关闭节气门，将会导致节气门和涡轮增压器压气机叶轮之间的空间内产生背压，因此增压器压气机叶轮会被强烈地制动，被制动的涡轮增压器导致大量的增压压力损失，在下一次需要产生增压效果的时候损失了动力。

回风阀可以防止突然关闭节气门时产生背压。

如图2-24所示，回风阀通过一个真空管连接到进气歧管中，如果节气门突然关闭，回风阀会因为进气歧管中的真空突然增加而打开，增压后的部分空气会通过回风阀打开所提供的通道又进入增压器的进气侧进行循环，这样，涡轮增压器的转速就得以保持。

问题96　机械增压器的结构和工作原理是怎样的？

机械增压器是利用发动机本身的动力（如通过传动带连接曲轴传动带轮）来带动一个压气机进行增压。相对传统涡轮增压技术，机械增压完全解决了油门响应滞后、涡轮迟滞和动力输出突增现象，达到瞬时油门响应，动力随转速线性输出，增加驾驶性能等效果。

如图2-25所示，机械增压器有一个椭圆形的壳体，壳体内有两个螺旋状转子在转动。这两个转子由曲轴驱动，两个转子同步转动，但旋向相反。于是两个转子工作起来就像在“彼此啮合”。两个转子彼此之间以及其与壳体之间是密封的，只允许产生非常小的摩擦。在工作时，空气就从空气入口输送到空气出口。

问题97　曲轴箱强制通风系统起什么作用，是怎样工作的？

发动机工作时，总有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱；低温运行时，还会有液态燃油漏入曲轴箱。这将加速机油变质，使机件腐蚀。曲轴箱强制通风系统的作用就是将气缸窜气送回到进气歧管参与燃烧。

曲轴箱强制通风系统的工作原理如图2-26所示。正常情况下，PCV阀的通气量足够完全吸入曲轴箱窜气和少量通风空气。在节气门全开时，进气歧管的真空度不足以打开PCV阀并吸入曲轴箱窜气，气流将按相反的方向流过连接软管。在曲轴箱窜气特别严重的车辆上，PCV阀满足不了要求。这是因为在任何情况下，都会有一部分气体通过软管到达进气管内。