进排气系统及排气净化装置

第六章进排气系统及排气净化装置进、排气系统的功用是进气充分、排气彻底；进气系统的组成：空气滤清器和进气歧管①化油器式汽油机——空气经空气滤清器过滤后，进入化油器，在化油器内与汽油形成可燃混合气，进入进气歧管，然后经进气门进入气缸；②直接喷射式汽油机——空气经空气滤清器过滤后，流过空气流量计，由进气道进入进气管，与喷油嘴喷出的汽油混合形成可燃混合气，经进气门进入气缸。③柴油机——空气经空气滤清器过滤后，进入进气歧管，经进气门进入气缸。排气系统的组成：排气管、排气消音器、排气净化装置等内容提要第一节进气系统一、空气滤清器功用：滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸，另外，空气滤清器也有降低进气噪声的作用。结构：由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。①②③离心式及复合式空气滤清器进气导流管：为了增强发动机的谐振进气效果，空气滤清器进气导流管需要有较大的容积。但是导流管不能太粗，以保证空气在导流管内有一定的流速，因此，进气导流管只能做得很长。较长的进气导流管有利于实现从车外吸气。进气歧管①进气歧管结构：对于化油器式或节气门体汽油喷射式发动机，进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路；对于气道燃油喷射式汽油机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。②进气歧管加热：温度太低，汽油将在管壁上凝结。化油器式或节气门体燃油喷射式发动机进气歧管的温度很重要。气道燃油喷射式发动机的进气歧管无需加热，柴油机的进气管需要加热吗？③谐振进气系统：进气过程的间歇性和周期性，使得进气歧管内产生一定幅度的压力波。谐振进气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。④可变进气歧管：利用进气波动效应和缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性特别是改善中、低速和中、小负荷时经济性和动力性的目的，要求在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；而在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管。第二节排气系统①直列发动机气缸中的废气经排气门进入排气歧管，再由排气歧管进入排气管、催化转换器和消声器，最后由排气尾管排到大气中。这种排气系统称作单排气系统。②V型发动机有两个排气歧管，大多数仍采用单排气系统；但有些V型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自都连接一个排气管、催化转换器、消声器和排气尾管。这种布置形式称作双排气系统。消声器发动机的排气压力为0.3～0.5MPa，温度在500～700℃。此外，由于排气的间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。排气消声器的功用是降低排气噪声。消声器通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动，使排气能量耗散殆尽。第三节汽车的公害①汽车排气对大气的污染；②汽车噪声对环境的危害（污染）；③汽车电气设备对无线通讯及电视广播等的电波干扰（污染）；其中①对人类影响和危害最大（第一公害）；其次是②；③不直接影响人体健康，且是局部性问题，但随着汽车电子技术发展和汽车电子比例的不断增加，这部分成份也在不断增加。1.汽车发动机燃烧产物直接有害成分：CO（一氧化碳）、HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧化合物，是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5…等的总称）、SO2、铅化合物、碳烟(微粒PM)和烟雾等;一、汽车发动机产生的污染物2.汽车发动机其它污染物曲轴箱通风污染——主要成分是HC；燃料箱和化油器逸出的汽油蒸汽等。3.二次有害排放物（在一定条件下形成）未燃HC和NOx在一定环境下发生十分复杂的化学反应，诱发新的有害物，生成二次有害排放物。如经紫外线作用发生光化学反应形成光化学烟雾，主要成分：臭氧、醛等烟雾状物质。4.无直接危害的物质燃烧后产生的大量CO2虽然不会对环境造成直接污染，但其大量积聚会对地球环境造成不良影响，它导致的温室效应、臭氧层的增加，对人类有害。一、汽车发动机产生的污染物发动机各部位排出HC的比例：排气管：55%~65%；曲轴箱通风口漏出20%~25%；化油器和油箱蒸发15%~20%。二冲程汽油机的HC排放量因有扫气过程，较四冲程汽油机大许多。三、汽车排气污染物的成因3．NOx的危害二、汽车排气污染物的危害①发动机排放的NOx主要成份是NO是NO2。其中NO占99%，NO2含量较少。NO无色无臭，毒性不大，但在大气中易被氧化成剧毒的NO2。NO2红褐色，有刺激味，对人的鼻子、眼睛、口腔、咽喉粘膜和呼吸道粘膜等都有刺激作用；②当被人体吸入肺部后，能与肺部的水分结合生成可溶性硝酸，严重时会引起肺气肿。当大气中的NOx达到5ppm时，就会对哮喘患者有影响，人在100ppm以上的浓度下呼吸30min以上时，将会陷入危险状态，当NOx超过500ppm时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。NOx也是产生光化学烟雾的主要成分。4．碳烟的危害主要由柴油机产生。碳烟是燃料燃烧不完全随废气排出的浮游碳离子，有时也含有液态的油雾。漂浮于大气中的碳烟不仅对人的呼吸系统有害，而且夹杂在其孔隙中的二氧化硫和致癌的多环芳香烃等物质会产生更大的危害。二、汽车排气污染物的危害第四节排气净化装置一、恒温进气系统（多用于化油器式或节气门体喷射式发动机）（自学p223~224)恒温进气系统也称进气温度自动调节系统。它由空气加热装置(又称热炉)和安装在空气滤清器进气导流管上的控制装置组成。恒温进气系统的功用是在发动机冷起动之后，向发动机供给热空气，这时即使供给的是稀混合气，热空气也能促使汽油充分汽化和燃烧，从而减少了CO和HC的排放，又改善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，恒温进气系统向发动机供给未经加热的环境空气。二、二次空气喷射系统功用：利用空气泵将新鲜空气经空气喷管喷入排气道或催化转换器，使排气中的CO和HC进一步氧化或燃烧成为二氧化碳(CO２)和水(H２O)。利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。金属铂、钯或铑均可作催化剂。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器等。氧化催化转换器将排气中的CO和HC氧化为CO２和H２O，必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。三元催化转换器可同时减少CO、HC和NOx的排放，它以排气中的CO和HC作为还原剂，把NOｘ还原为氮(N２)和氧(O２)，而CO和HC在还原反应中被氧化为CO２和H２O。当同时采用两种转换器时，通常把两者放在同一个转换器外壳内，而且三元催化转换器置于氧化催化转换器前面。排气经过三元催化转换器之后，部分未被氧化的CO和HC继续在氧化催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。四、柴油机微粒过滤器微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造，它有较高的过滤效率。排气穿过多孔陶瓷滤芯进入排气管，而微粒则滞留在滤芯上。过滤器工作一段时间后，需及时清除积存在滤芯上的微粒，以恢复过滤器的工作能力和减小排气阻力。通常，在过滤器入口处设置一个燃烧器，通过喷油器向燃烧器内喷入少量燃油，并供入二次空气，利用火花塞或电热塞将其点燃，将滞留在滤芯上的微粒烧掉。五、排气再循环(EGR)系统——把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。NOx的生成量随发动机负荷的增大而增多，因此，再循环的废气量也应随负荷而增加。在暖机期间或怠速时，NOx生成量不多，为了保持发动机运转的稳定性，不进行排气再循环。在全负荷或高转速下工作时，为了使发动机有足够的动力性，也不进行排气再循环。1．真空直接控制EGR阀2．正背压EGR阀3．电子控制EGR阀第五节强制式曲轴箱通风系统（PCV系统）发动机工作时，会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内；发动机在低温下运行时，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。汽油箱和化油器浮子室中的汽油随时都在蒸发汽化。汽油蒸发控制系统的功用便是将这些汽油蒸气收集和储存在炭罐内，在①真空直接控制的汽油蒸发控制系统第六节汽油蒸发控制系统②电子控制汽油蒸发控制系统思考题P230:1~6题