進(jìn)排氣系統(tǒng)及排氣凈化裝置

第六章進(jìn)、排氣系統(tǒng)及排氣進(jìn)化裝置§1進(jìn)氣系統(tǒng)1—空氣濾清器外殼2—空氣濾清器蓋3—濾芯4—后進(jìn)氣導(dǎo)流管5—前進(jìn)氣導(dǎo)流管6—諧振

一、空氣濾清器(一)空氣濾清器的功用濾除空氣中的雜質(zhì)或灰塵，讓潔凈的空氣進(jìn)入氣缸。另外，也有降低進(jìn)氣噪聲的作用。(二)空氣濾清器結(jié)構(gòu)

進(jìn)氣導(dǎo)流管、空氣濾清器蓋、空氣濾清器外殼和濾芯等組成。1．油浴式空氣濾清器2．濾芯空氣濾清器3．離心式及復(fù)合式空氣濾清器通汽缸空氣入口紙濾芯外殼濾清器蓋桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣濾清器捷達(dá)王發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾紙濾芯式重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝及保養(yǎng)容易、濾清效率高，但對(duì)油類(lèi)污染十分敏感。紙濾芯經(jīng)浸油處理后即成為濕式紙濾芯:使用壽命長(zhǎng)、吸附雜質(zhì)的能力強(qiáng)和濾清效果好，但不能反復(fù)使用，需定期更換。

1—濾芯2—外殼3—蓋4—蝶形螺母5—進(jìn)氣導(dǎo)流管6—金屬網(wǎng)7—打褶濾紙8—下密封面9—上密封面油浴式空氣濾清器用于多塵條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)上，濾芯清洗后可以重復(fù)使用。1—外殼2—濾芯3—密封圈4—蓋5—蝶形螺母離心式及復(fù)合式空氣濾清器多用于大型載貨汽車(chē)上，許多自卸車(chē)或礦山用汽車(chē)上還使用離心式與紙濾芯式相結(jié)合的復(fù)合式空氣濾清器。1—卡簧2—紙濾芯3—濾清器上蓋4—蝶形螺母5—密封墊6、9、13—密封圈7—上體8—出氣口10—進(jìn)氣口11—旋流管12—下體14—集灰盤(pán)15—卡箍16—旋流管螺旋導(dǎo)向面

(三)空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管現(xiàn)代轎車(chē)上，為了增強(qiáng)諧振進(jìn)氣效果，進(jìn)氣導(dǎo)流管需要較大的容積。但是導(dǎo)流管不能太粗，以保證空氣在導(dǎo)流管內(nèi)有一定的流速。較長(zhǎng)的進(jìn)氣導(dǎo)流管有利于從車(chē)外吸氣。因?yàn)檐?chē)外空氣溫度一般比發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的溫度低30℃左右，從車(chē)外吸入的空氣密度可增大近10%，燃油消耗率可降低3%。二、進(jìn)氣歧管1．進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)將空氣、燃油混合氣由化油器或節(jié)氣門(mén)體分配到各缸進(jìn)氣道。桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣管出水口進(jìn)水口進(jìn)氣歧管排氣歧管進(jìn)氣排氣進(jìn)氣歧管內(nèi)氣體流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能相等。為了減小氣體流動(dòng)阻力，提高進(jìn)氣能力，進(jìn)氣歧管的內(nèi)壁應(yīng)該光滑。2．進(jìn)氣歧管加熱化油器式或節(jié)氣門(mén)體燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)。溫度太低，汽油將在管壁上凝結(jié)。但是加熱過(guò)度將減少進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量，并使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。通常進(jìn)氣歧管利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣或循環(huán)冷卻液進(jìn)行加熱。氣道燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管無(wú)需加熱。3．諧振進(jìn)氣系統(tǒng)一定長(zhǎng)度和直徑的進(jìn)氣歧管與一定容積的諧振室組成諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，并使其固有頻率與氣門(mén)的進(jìn)氣周期調(diào)諧；在特定轉(zhuǎn)速下，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉之前，在進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生大幅度的壓力波，使進(jìn)氣歧管的壓力增高，從而增加進(jìn)氣量。這種效應(yīng)稱(chēng)作進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)。沒(méi)有運(yùn)動(dòng)件，工作可靠，成本低。但只能增加特定轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。1-進(jìn)氣導(dǎo)流管2-副諧振室3-空氣濾清器4-空氣流量計(jì)5-主諧振室6-進(jìn)氣歧管4．可變進(jìn)氣歧管利用進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)、縮小高、低速時(shí)的進(jìn)氣速度差。發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)裝備粗短的進(jìn)氣歧管；而在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負(fù)荷時(shí)配用細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管。1)可變長(zhǎng)度進(jìn)氣支管1—空氣濾清器2—節(jié)氣門(mén)3—轉(zhuǎn)換閥4—轉(zhuǎn)換閥控制機(jī)構(gòu)5—發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元

2)可變雙通道進(jìn)氣支管

1—短進(jìn)氣通道2—旋轉(zhuǎn)閥3—長(zhǎng)進(jìn)氣通道4—噴油器5—進(jìn)氣道6—進(jìn)氣門(mén)第二節(jié)排氣系統(tǒng)一、單排氣系統(tǒng)及雙排氣系統(tǒng)直列型發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的廢氣經(jīng)排氣門(mén)、排氣歧管、排氣管、催化轉(zhuǎn)換器和消聲器，最后由排氣尾管排到大氣中。這種排氣系統(tǒng)稱(chēng)作單排氣系統(tǒng)。V型發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)排氣歧管，大多數(shù)V型發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)上仍采用單排氣系統(tǒng)，即通過(guò)一個(gè)叉形管將兩排氣歧管連接到一個(gè)排氣管上。但有些采用兩個(gè)單排氣系統(tǒng)，每個(gè)排氣歧管各自連接一個(gè)排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、消聲器和排氣尾管。這種布置形式稱(chēng)作雙排氣系統(tǒng)。雙排氣系統(tǒng)降低了排氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力，使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣更為順暢，氣缸中殘余的廢氣較少，因而可以充入更多的空氣燃油混合氣或潔凈的空氣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩都相應(yīng)地有所提高。二、排氣歧管一般鑄鐵或球墨鑄鐵，不銹鋼（質(zhì)量輕，內(nèi)壁光滑）。排氣歧管的形狀十分重要。為避免相互干擾及排氣倒流，并利用慣性排氣，應(yīng)將排氣歧管做得盡可能的長(zhǎng)，而且各缸支管相互獨(dú)立、長(zhǎng)度相等。鑄鐵排氣支管(捷達(dá)轎車(chē))

三、消聲器

發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣壓力為0.3～0.5MPa，溫度在500～700℃，間歇性，在排氣管內(nèi)引起排氣壓力脈動(dòng)。第三節(jié)排氣凈化裝置

發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物：CO、HC、NOｘ、微粒。催化轉(zhuǎn)換器、廢氣再循環(huán)裝置、柴油機(jī)微粒過(guò)濾器、恒溫進(jìn)氣裝置、二次空氣噴射裝置一、恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)（進(jìn)氣溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)）由加熱裝置(熱爐)和空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管上的控制裝置構(gòu)成；多用于化油器式或節(jié)氣門(mén)體噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)。作用：冷起動(dòng)之后，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給熱空氣，促使汽油充分汽化和燃燒，減少CO和HC的排放和低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能。當(dāng)溫度升高后，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給未經(jīng)加熱的環(huán)境空氣。三、二次空氣噴射系統(tǒng)利用空氣泵將新鮮空氣經(jīng)空氣噴管?chē)娙肱艢獾阑虼呋D(zhuǎn)換器，使排氣中的CO和HC進(jìn)一步氧化或燃燒成為二氧化碳(CO２)和水(H２O)。1—空氣泵2—旁通閥3、5—真空管4—分流閥6—空氣分配管7—空氣噴管8—排氣支管9—排氣管10—催化轉(zhuǎn)換器1l—單向止回閥1）啟動(dòng)工作狀態(tài)：電控單元不使旁通線(xiàn)圈和分流線(xiàn)圈通電，于是這兩個(gè)線(xiàn)圈同時(shí)把通向旁通閥和分流閥的真空隔斷，這時(shí)空氣泵送出的空氣經(jīng)旁通閥進(jìn)入大氣。持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度。如果發(fā)動(dòng)機(jī)溫度很低，啟動(dòng)工作狀態(tài)將持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。2）預(yù)熱期間，電控單元同時(shí)使旁通線(xiàn)圈和分流線(xiàn)圈通電。這時(shí)進(jìn)氣管真空度分別經(jīng)旁通線(xiàn)圈和分流線(xiàn)圈傳送到旁通閥和分流閥。空氣泵送出的空氣經(jīng)旁通閥流入分流閥，再由分流閥流入空氣分配管，最后由空氣噴管?chē)娙肱艢獾馈?）正常工作時(shí)，電控單元只使旁通線(xiàn)圈通電而不使分流線(xiàn)圈通電，通向分流閥的真空度被分流線(xiàn)圈隔斷。這時(shí)，空氣泵送出的空氣經(jīng)旁通閥進(jìn)入分流閥，再經(jīng)分流閥進(jìn)入氧化催化轉(zhuǎn)換器。四、催化（凈化）轉(zhuǎn)換器利用催化劑的作用將CO、HC和NOX轉(zhuǎn)換成對(duì)人體無(wú)害氣體。氧化催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器兩種類(lèi)型。

2）三元催化轉(zhuǎn)換器可同時(shí)減少CO、HC和NOX的排放，它以排氣中的CO和HC作為還原劑，把NOX還原為氮(N2)和氧(O2)，而CO和HC在還原反應(yīng)中被氧化為CO2和H2O。當(dāng)同時(shí)采用兩種轉(zhuǎn)換器時(shí)，常把兩者放在同一殼體內(nèi)，且把三元催化轉(zhuǎn)換器置于氧化催化轉(zhuǎn)換器前面。排氣經(jīng)過(guò)三元催化轉(zhuǎn)換器之后，部分未被氧化的CO和HC繼續(xù)在氧化催化轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行氧化反應(yīng)。1）氧化催化轉(zhuǎn)換器在金屬鉑、鈀或銠等催化劑作用下，將CO、HC氧化成CO2和H20（二元催化轉(zhuǎn)換器）。使用時(shí)須供給二次空氣作為氧化劑，才能有效地工作。a、三元催化器串接在排氣歧管和和消聲器之間,氧傳感器之后。b、三元催化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是蜂窩狀管道設(shè)計(jì).在蜂窩管道壁上有鉑,銠和鈀等貴金屬元素的涂層作為催化反應(yīng)媒。c、三元催化器最佳工作溫度為:375~800C;短時(shí)耐受溫度為900C。d、14.6~14.7空燃比的混合氣在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒后經(jīng)三元催化器過(guò)濾,轉(zhuǎn)化成無(wú)害的氣體排出。五、柴油機(jī)微粒過(guò)濾器：濾芯由多孔陶瓷制造。

過(guò)濾器入口處設(shè)置一個(gè)燃燒器，通過(guò)噴油器向燃燒器內(nèi)噴入少量燃油，并供入二次空氣，利用火花塞或電熱塞將其點(diǎn)燃，將滯留在濾芯上的微粒燒掉。

1—排氣支管2—燃油3—電熱塞4—濾芯5—燃燒器6—噴油器

六、排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)降低NOX的有效措施。EGR系統(tǒng)凈化NOx的基本原理是：排氣中的主要成分是CO2、H2O和N2等，這三種氣體的熱容量較高。當(dāng)新混合氣和部分排氣混合后，熱容量也隨之增大。在進(jìn)行相同發(fā)熱量的燃燒時(shí)，與不混合時(shí)相比，可使燃燒溫度下降，這樣就抑制NOX生成。

但過(guò)度的廢氣再循環(huán)，使混合氣的著火性能和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率下降，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，特別是在怠速、低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，將明顯降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。EGR率=[EGR氣體流量/（吸入空氣量+EGR氣體流量）]×100%真空直接控制EGR閥正背壓EGR閥電子控制EGR閥可變EGR率廢氣再循環(huán)控制的工作原理是：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)各種傳感器送來(lái)的信號(hào)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)在哪一種工況工作，經(jīng)過(guò)查表和計(jì)算修正、輸出適當(dāng)?shù)闹噶?，控制電磁閥的開(kāi)度，以調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)的EGR率這種形式?jīng)]有EGR率的反饋信號(hào)，為開(kāi)環(huán)控制第四節(jié)強(qiáng)制式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)原因：汽油蒸汽冷凝 稀釋機(jī)油廢氣中二氧化硫遇水亞硫酸遇氧 硫酸廢氣進(jìn)入 曲軸箱壓力增大機(jī)油泄露竄入曲軸箱內(nèi)的氣體中含有HC及其他污染物，不允許把這種氣體排放到大氣中。作用：為了延長(zhǎng)機(jī)油的使用期限，減少摩擦零件的磨損和腐蝕，發(fā)動(dòng)機(jī)漏油。通風(fēng)方式自然通風(fēng)：從曲軸箱內(nèi)抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中去。強(qiáng)制通風(fēng)：將曲軸箱內(nèi)抽出的氣體導(dǎo)入進(jìn)氣管道中。抽氣管上端蓋強(qiáng)制式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)：PCV(PositiveCrankcaseVentilation)系統(tǒng)。曲軸箱通風(fēng)裝置工作演示第五節(jié)汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)

汽油箱和化油器浮子室中的汽油隨時(shí)都在蒸發(fā)汽化，若不加以控制或回收，則當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，