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气系统的功用是尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给可燃混合气或纯空气。它由空气滤清器和进气歧管组成。由进气道进入进气歧管，与汽油混合形成可燃混和气，经进气门进入汽缸。排气系统的功用是尽可能多的把燃烧后的废气排出气缸。进排气系统功用：第一节进气系统•1、进气系统功能及组成•功能：尽可能多地和尽可能均匀地向各气缸供给空气与燃油的混合气或纯净的空气•组成：空气滤清器、进气歧管、空气流量计等2、空气滤清器（1）功用：滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸；削减进气噪声（2）类型：油浴式空气滤清器；纸滤芯空气滤清器；离心式及复合式空气滤清器（3）油浴式空气滤清器应用：用于在多尘条件下工作的发动机上工作原理：当发动机工作时，环境空气经外壳与滤清器盖之间的狭缝进入滤清器，并沿着滤芯与外壳之间的环形通道向下流到滤芯底部，再折向上通过滤芯后进入进气管，当气流转弯时，空气中粗大的杂质被甩入润滑油中被润滑油粘附，细小的杂质被滤芯滤除。粘附在滤芯上的杂质被气流溅起的润滑油所冲洗，并随润滑油一起流回储油池。特点：多为金属滤芯清洗后可以重复使用（4）纸滤芯空气滤清器有干式和湿式两类工作原理：在发动机工作时，空气从滤芯的四周穿过滤纸进入滤芯中心，随后流入进气管，杂质被滤芯阻留在滤芯外部。特点：干式纸滤芯可以反复使用，但恶劣环境下工作不可靠，一般维护周期为5000～10000km；湿式（油浸）纸滤芯使用寿命长、吸附杂质能力强、滤清效率高，但不能反复使用，需定期更换。应用：广泛应用于汽车发动机上。（5）离心式及复合式空气滤清器1—卡簧2—纸滤芯3—滤清器上盖4—蝶形螺母5—密封垫6、9、13—密封圈7—上体8—出气口10—进气口11—旋流管12—下体14—集灰盘15—卡箍16—旋流管螺旋导向面工作原理：空气首先从滤清器下体周围的进气孔进入离心式空气滤清器内的旋流管。由于空气切向地进入旋流管，因此在旋流管内产生高速旋转运动。在离心力的作用下，空气中的大部分灰尘被甩向旋流管壁，空气则从旋流管顶部的出口经接管进入纸滤芯空气滤清器。空气中残存的细微杂质经纸滤芯滤除。应用：多用于大型货车上（6）进气导流管为了增强发动机的谐振进气效果，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。1-进气导流管2-副谐振室3-空气滤清器4-空气流量计5-主谐振室6-进气歧管在进气管旁设置与进气管相通的谐振腔，提高进气效率。优点：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。（7）谐振进气系统由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统，并使其固有频率与气门的进气周期调谐，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气歧管的压力增高，从而增加进气量。这种效应称作进气波动效应。（1）功用与要求。功用：将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸。要求：进气歧管必须将空气一燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，为此进气歧管内气体流道的长度应尽可能相等；为了减小气体流动阻力，提高进气能力进气歧管的内壁应该光滑。（2）类型：化油器式/节气门体式发动机多用铝合金轻导热；气道燃油喷射式发动机可用复合塑料。3、进气歧管化油器式或节气门体喷射式（3）进气歧管结构用于化油器式或节气门体喷射式（4）进气歧管加热1）可变长度进气歧管：根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管2）功用：充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、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、小负荷时的经济性和动力性的目的（5）可变进气歧管可变进气歧管细而长提高进气速度，增强气流惯性，进气量多2.可变双通道进气管1—短进气通道2—旋转阀3—长进气通道4—喷油器5—进气道6—进气门第二节发动机排气系统1、发动机排气系统功用与组成功能：以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸内的废气排到大气中组成：排气管（包括排气歧管和总管）、催化转换器、消声器2、类型：单排气系统双排气系统材料：铸铁、球墨铸铁、不锈钢要求：为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气支管做得尽可能长，而且各缸支管应该相互独立，长度相等3、排气歧管4、消声器功用：通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消除排气噪声。材料：镀铝钢板或不锈钢板组成：通常消声器由共振室、膨胀室和一组多孔的管子和耐热的吸声材材料等构成。工作原理：排气经过多孔的管子流入膨胀室，在此过程中排气不断改变流动方向，逐渐降低和衰减其压力和压力脉动，消耗其能量，最终使排气噪声得到削减消声器的基本结构形式第三节排气净化装置1、汽车排污及来源从排气管排出的废气，主要成分是CO、HC、NOX，其它还有SO2、铅化合物、炭烟等；窜气，即从活塞与气缸之间的间隙漏出，再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体，其主要成分是HC；从油箱、化油器浮子室以及油泵接头等处蒸发出的汽油蒸汽，成分是HC。2、有害排放物的危害CO使血液运送氧的能力降低，导致人头晕中毒；HC具有较强的氧化性，刺激人的眼和咽喉；NOX刺激口腔和鼻粘膜、眼，易致人肺气肿；炭烟微粒表面吸附有机物对人体的呼吸道有害。3、解决排气污染的途径（1）研制无污染或低污染动力源（2）对现有发动机的排污进行净化4、恒温进气系统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。恒温进气控制装置在空气滤清器及进气导流管上的安装位置环境温度超过53C环境温度低于30C环境温度在30～53C（2）工作原理a)起动—大气b)预热—排气道c)正常工作—催化转换器5、二次空气喷射系统（1）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CO2和H2O（1）功用：利用催化剂的作用将排气中CO、HC、NOx转换为对人体无害的气体（2）催化转换器类型氧化催化转换器：将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O，以二次空气作为氧化剂三元催化转换器：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H2O6、催化转换装置a)颗粒型催化转换器b)整体型催化转换器1—陶瓷小球保持架2—内壳3—隔热层4—外壳5—填料孔螺塞6—陶瓷小球7—分流器8—金属网9—带蜂窝状小孔的陶瓷块催化转换器结构（3）催化转换器使用条件a)只能用无铅汽油。b)工作温度范围为400—800℃。c)必须向发动机提供理论混合气。（1）功用把排出的废气回送到进气管，与新鲜混合气一起再次进入气缸，减少了NOx的生成量（2）使用条件暖机期间或怠速时：NOX生成量不多，为保证运转稳定性，不进行EGR。全负荷或高转速下工作时：为使有足够的动力性，不进行EGR。7、排气再循环系统（EGR）（3）工作过程（1）低温、低速时不投入工作（2）高速、中等负荷时投入工作（3）大负荷时不投入工作（4）EGR阀（1）功用：用在多尘条件下工作的车用柴油上，滤芯清洗后可重复使用。（2）工作过程：微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造，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，需及时清除存积在滤芯上的微粒，以恢复过滤器的工作能力和减小排气阻力。8、微粒净化装置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人少量燃油，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。1、功用：防止曲轴箱气体排放到大气中。第四节强制式曲轴箱通风系统（PCV）2、工作过程：当发动机工作时，进气管真空度作用到PCV阀，此真空度还吸引新鲜空气经空气滤清器、滤网、空气软管进入气缸盖罩内，再由气缸盖和机体上的孔道进入曲轴箱。在曲轴箱内，新鲜空气与曲轴箱气体混合并经气—液分离器、PCV阀和曲轴箱气体软管进入进气管，最后经进气门进入燃烧室烧掉。被气—液分离器分离出来的液体返回曲轴箱。3、PCV阀的构造和工作原理1、功用：将汽油蒸气收集和储存在碳罐内，送到气缸内烧掉。2、工作过程：炭罐内填满活性炭，燃油箱中的汽油蒸气进入炭罐后，被其中的活性炭吸附。当发动机起动之后，进气管真空度经真空软管传送到限流阀，在进气管真空度的作用下，限流阀膜片上移并将限流孔开启。与此同时，新鲜空气自炭罐底部经滤网向上流过炭罐，并携带吸附在活性炭表面的汽油蒸气，经限流孔和汽油蒸气管进入进气歧管。第五节汽油蒸发控制系统作业思考题•P230•1,5,