摘要：柴油发动机的进气和排气系统主要由空气滤清器、进气和排气管以及消声器组成。通常，柴油发动机的进气和排气系统被视为相关系统。进气和排气管的作用是将新鲜空气分别送至柴油发电机的每个气缸，并将每个气缸的废气导出，以便通过排气消声器将其排出。进气和排气管通常由铸铁制成。进气和排气管应具有较小的循环阻力，以减少吸气和排气的损失，并尽可能均匀地将进气分配到每个气缸中。
一、进气系统各部件的组成和功能
1、空气滤清器
空气过滤器的功能是过滤空气中的灰尘和杂质，并将清洁的空气送入气缸，以减少活塞连杆组、排气机构和气缸的磨损。空气过滤器的要求是过滤效率高、阻力小、使用周期长、维护方便。三维形状如图1所示。
(1)空气过滤器的过滤方法
①惯性式(离心式)
利用空气成分中灰尘和杂质密度高的特点，在离心力的作用下，通过引导气流急剧旋转或转动，将灰尘和杂质从空气中分离出来。
②油浴式(湿式)
使空气通过油，空气杂质就会沉积在油中并被过滤掉。
③过滤式(干式)
引导气流通过滤芯，使灰尘和杂质粘附在滤芯上。
(2)滤芯的作用和材料
为了获得更好的过滤效果，可以采用以上两种或三种方法进行综合过滤。空气滤清器由滤清器外壳和滤芯组成，滤清器外壳由薄钢板冲压而成。滤芯包括金属丝滤芯和纸滤芯。
①金属丝滤芯
康明斯4、6缸直列柴油发动机使用空气滤清器。目前，这种纸质滤芯（金属丝滤芯）被广泛使用。滤芯一般由树脂处理的微孔滤纸制成，滤芯的上下两端用塑料密封垫圈密封。柴油发动机工作时，空气通过纸质滤芯过滤后，从管道沿进气管吸入气缸。该滤清器结构简单，成本低，维护方便；然而，当用于尘粒量大的环境时，其工作寿命短且不可靠。
②旋流纸滤芯
康明斯增压柴油机使用的旋流纸滤芯主要由旋流粗滤器(旋流管垂直放置在内部)制成、纸质主精滤芯和安全滤芯由三部分组成，如图2所示。空气通过旋流管的离心力使空气中的大部分灰尘颗粒落入旋流管下端的集尘室，然后灰尘颗粒通过排气引射管与柴油机废气一起排出。粗滤后，清洁空气通过纸质精滤和安全滤芯过滤，最后进入发动机气缸。
2、空气阻力指示器
康明斯增压柴油发电机在进气管上安装空气阻力指示器（空气滤清器堵塞报警器）。当空气滤清器堵塞到一定程度时，建议维护或更换空气滤清器滤芯。指示器有两种形式：机械式和真空感应式。当滤芯被灰尘和油污堵塞时，机械阻力指示器窗口中的红色标记逐渐增加。更换或安装回滤芯后，按下复位按钮恢复指示器。真空感应阻力指示器实际上是一个压力开关。当进气真空达到额定速度时，自然吸气柴油发电机的进气真空为5±0.5kPa时，报警器会提示滤芯的维护，因此可以将指示器接头放入口中吸气，以测试设备的质量。涡轮增压柴油发电机满负荷进气真空度不得超过6.1kPa。
我们应该非常注意从空气滤清器出口到柴油发电机进气口的管道的密封性。一旦密封不严，脏空气就会吸入柴油发电机，空气滤清器就会失去功能。因此，在维护空气滤清器时，应检查管道的可靠密封性，以及软管是否老化破裂，导师与钢管连接处的卡箍是否失效或振动。如有问题，应及时更换或拧紧。
3、进气歧管
对于直喷柴油发动机，进气歧管仅将干净的空气分配到每个气缸的进气口，如图3所示。进气歧管必须尽可能均匀地将空气、燃油混合物或干净的空气分配到每个气缸中，因此进气歧管中气体流道的长度应尽可能相等。为了减少气体的流动阻力，提高进气能力，进气歧管的内壁应光滑。
进气歧管之所以被称为歧管，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓冲系统后，这里的空气流道不同。对应柴油发电机气缸的数量，如四缸柴油发电机，有四个气缸，将空气分别引入每个气缸。对于自然进气柴油发电机，由于进气歧管位于节气门后面，当柴油发电机油门开度小时，气缸内无法吸收足够的空气，会导致歧管真空度高；当柴油发电机油门开度较大时，进气歧管内的真空度会降低。
此外，需要注意的是，当使用上述旋流纸质空气滤清器时，应在消声器出口处预装匹配的排气管（安装在消声器出口处，如图4所示）。当柴油发动机排气时，高速气流通过喉管增加废气流量，从而形成真空度。利用这种真空度，空气滤清器集尘室中的灰尘颗粒通过橡胶管吸入排气引射管，并与柴油发动机废气一起排出。
二、排气系统各部件的组成和功能
1、排气歧管
柴油发动机排气管的作用是将废气从气缸中排出，结构尺寸如图5所示。排气管应具有较小的气流阻力，以减少进气和排气阻力。现代柴油发动机还要求排气管的结构形状有利于气流的惯性和压力脉动效应，从而提高充电和排气能量的利用率。
排气管通常由铸铁制成。排气管用螺栓固定在气缸上（顶部排气机构），并在其接头处安装密封垫，以防止漏气。排气歧管由两段套接而成，套接处填充石棉绳，确保密封；一些柴油发动机的排气歧管在每根管道上都有一个检查螺孔，以测量每个气缸的排气温度并检查排气情况。埋头螺栓用于平均密封。
康明斯柴油发电机采用“动脉式”排气歧管，带有康明斯6BT柴油发电机脉冲式废气涡轮增压器的管道结构，由多段组成的涡轮增压入口管段（排气歧管出口）。6BT柴油发电机每个气缸的工作顺序为1-5-3-6-2-4，1、2、3缸的排气通道和4、5、6缸排气通道分别连接在两个排气歧管上，然后分别引入涡轮机壳体上的两个进气通道。这样，每个气缸的排气就不会相互干扰，废气的脉冲能量就可以得到充分利用，压力高峰后的瞬时真空也可以得到利用。当排气门关闭时，一个气缸的排气压力波峰值也可以防止回流到吸气的另一个气缸。为了使零件一致，自然吸气柴油发电机使用相同的排气歧管。
2、消声器
消声器安装在排气管末端，以减少排气时的噪音，消除废气中的火星。因为当高压废气排入大气时，会产生强烈的排气噪声。典型的排气消声器的工作原理是：当废气通过消声器时，它会多次穿过小孔，改变方向，膨胀和冷却。因此，废气压力和温度降低，振动降低，排气噪声显著降低。
消声器通常由薄钢板冲压和焊接而成。其工作原理是减少排气压力波动，消耗废气流动的能量。一般采用以下方法：
①多次改变气流方向；
②通过收缩和扩大，使气流多次结合流通断面；
③将气流分成许多小支流，沿着不平滑的表面流动；
④降低气流温度。
如图6所示，它是基本柴油发动机的消声器。它是一种多腔膨胀共振型（在膨胀筒周围填充吸声超细玻璃纤维），在校准条件下可将噪声降低约30dB（A）。
总结：
柴油发动机的进气管和排气管分别安装在气缸盖的两侧，因为如果安装在一侧，排气管的高温会传递到进气管，导致进入气缸的空气密度降低，影响进气量。因此，它们之间的关系是，一方面，气体以新鲜空气和废气的形式通过整个系统；另一方面，一些发动机系统有内部联系（如废气涡轮增压器）。对于它们的简单功能，进气管负责为发动机提供新鲜空气，排气管负责排放燃烧废气。