三、发动机进排气系统

1. 让我们从回顾发动机四个冲程中的各个冲程来开始对这部分课程的学习。

2. 它们是：进气、压缩、动力和排气。进气冲程时，空气被吸入气缸；在压缩冲程时被压缩和变热；在动力冲程时燃烧和膨胀；在排气冲程时被排出气缸。我们看到除了进行这些操作的发动机上的机械零件以外，燃烧需要两个必要的要素：燃油和空气。燃油和空气引起燃烧，柴油发动机没有它们的话就不会运转。

3. 这门课程涉及到空气的供应，它会向你介绍卡特彼勒用来清洁、压缩和冷却现代发动机所需的大量空气所用的基本系统。

4. 进排气系统要做很大量的工作。例如，一般推土机上的发动机每工作一小时，进排气系统就必须向该发动机供应多于60000加仑的空气。

5. 要向发动机供应所需的空气，卡特彼勒使用三种基本的进排气系统：自然吸气式、涡轮增压式和涡轮增压后冷式。这些术语在维修资料中经常被缩写为“NA”、“T”和“TA”。让我们一个一个地看一下这些系统。

6. “NA”——自然吸气式——是最简单的进排气系统。自然吸气意味着发动机自然地呼吸，由于大气压和气缸中因进气冲程时活塞往下移动形成的较低压力之间的压力差，使空气进入系统。

7. “NA”系统与所有其它进排气系统一样，从空气滤清器开始。发动机要用的所有空气要流经空气滤清器。

8. 干式空气滤清器在卡特彼勒车用发动机上是标准装备。有几种结构正在使用，但它们都有一个或几个化学处理过的纸滤芯，象图中所示。供应给发动机的空气——不管是用什么类型的系统——必须被过滤。

9. 经过滤清的空气从空气滤清器流入进气歧管，然后进入燃烧室，进气歧管被设计成当发动机运转时一直充满着空气，所以它能在每个进气冲程时向各个气缸供应等量的空气。

10. 燃烧后的废气通过排气歧管和排气烟囱排出气缸，排气烟囱引导这些“用过的空气”远离空气滤清器的进气口。

11. “T”——涡轮增压式——是我们将要讨论的下一种进排气系统。什么是涡轮增压器？它是怎样使这种系统不同于简单的“NA”系统的？

12. 涡轮增压器是一个由排气驱动的压气机，用来增加进入发动机的空气流量。这是一张涡轮增压器的截面图，看了此图后我们应知道它的主要部件，左边有压气轮的外壳；右边有涡轮的外壳；转动的叶轮装在中间壳体中。让我们看它是如何工作的？

13. 我们从与自然吸气式系统相同的基本部件开始——空气滤清器，进气歧管，气缸，排气歧管。

14. 再在这里加一个涡轮增压器。涡轮增压器的压气轮部分连接在空气滤清器和进气歧管之间，而涡轮部分连接在排气歧管的出口。

15. 柴油发动机排气中的能量驱动涡轮。当柴油发动机起动时，从排气歧管出来的排气流被引导向涡轮。涡轮和压气轮固定在同一根轴上，排气通过涡轮上时，带动涡轮和压气轮转动，排气然后通过涡轮增压器出口，从排气烟囱排出。进气从空气滤清器流入压气轮的中心处。转动的压气轮压缩空气，推动空气进入进气歧管和发动机的气缸。通过压缩更多的空气进入气缸，涡轮增压器使发动机能燃烧更多的燃油，产生更大的功率。

16. “TA”——涡轮增压后冷式——讨论的最后一种进排气系统。我们现在知道涡轮增压器有什么作用和它是怎样连接到系统中的，但中冷器是什么呢？

17. 这里，我们再次从与最基本的自然吸气式系统相同部件开始… …

18. … … 然后用这种方法把涡轮增压器和中冷器加入系统。中冷器连接在涡轮增压器压气轮端的出口和进气歧管之间。

19. 涡轮增压器的工作方式与在涡轮增压式系统中的一样。这里有所不同的是，经转动的涡轮增压器压气轮压缩后的干净空气，在进入进气歧管和发动机气缸之前先经过中冷器。但我们为什么要使用后冷器？中冷器有什么作用？

20. 请看图中两个充满空气的气缸，蓝色代表冷的空气；红色代表热的空气。气缸中的容积是相同的，但冷的空气压缩的更紧密，重量比同样容积的热的空气更重。热胀冷缩是事物的自然性质，因此我们用后冷器来收缩进气，以使进气的密度更大。因此，我们使得有更多的空气——更多的氧气——用于燃烧。更多氧气意味着更多的燃油可以被燃烧，从而产生更大的功率。

21. 中冷器也可以被称为一个热交换器，它是一个非常简单的设备。从发动机冷却系统中过来的水通过一个类似于小的散热器芯中的管路。经涡轮增压器压缩后的空气，围绕着这些管路流经中冷器芯。由于水的温度比压缩后空气的温度要低，所以空气中的部分热量传递给后冷器中的水。当空气从中冷器出来时，已经被冷却，变得更密集，然后进入进气歧管。

22. 另一种中冷器使用外部的空气代替水来冷却进气。在这种情况下，进气通过中冷器中的管路；外部空气围绕着管路流动，带走热量。

23. 让我们迅速地回顾一下已经介绍的三种进排气系统。自然吸气式系统：空气进入空气滤清器，通过进气歧管流入发动机气缸，在那里燃烧；排气通过排气歧管和排气烟囱被排出。在这种系统中，空气由于大气压力而被吸入：进气冲程中活塞往下运动使得气缸中压力变低，大气压力把空气压入系统。

24. 你知道的另一种系统——涡轮增压式系统：当柴油发动机起动时，排气被引导向涡轮，使涡轮转动，涡轮带动压气轮一起旋转。从空气滤清器处过来的空气进入压气轮的中心部分，转动的压气轮压缩空气，把空气压入进气歧管，再进入发动机的气缸。涡轮增压器比大气压力产生更大的推力，因此增加了进入系统的空气流量。

25. 在涡轮增压器压气轮端的出口处加上一个中冷器，就得到了涡轮增压中冷式系统。中冷器是一个热交换器—— 一个用水或空气来冷却进气的设备。我们冷却空气以使它变得更稠密，所以有更多的空气能进入发动机气缸。这使得更多的氧气能用于燃烧，以允许发动机燃烧更多的燃油，产生更大的功率。