進排氣系統(tǒng)及排氣凈化裝置

第六章進、排氣系統(tǒng)及排氣進化裝置§1進氣系統(tǒng)1—空氣濾清器外殼2—空氣濾清器蓋3—濾芯4—后進氣導(dǎo)流管5—前進氣導(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，讓潔凈的空氣進入氣缸。另外，也有降低進氣噪聲的作用。(二)空氣濾清器結(jié)構(gòu)

進氣導(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)動機的空氣濾清器捷達王發(fā)動機空氣濾紙濾芯式重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝及保養(yǎng)容易、濾清效率高，但對油類污染十分敏感。紙濾芯經(jīng)浸油處理后即成為濕式紙濾芯:使用壽命長、吸附雜質(zhì)的能力強和濾清效果好，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)動機上，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上，許多自卸車或礦山用汽車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—進氣口11—旋流管12—下體14—集灰盤15—卡箍16—旋流管螺旋導(dǎo)向面

(三)空氣濾清器進氣導(dǎo)流管現(xiàn)代轎車上，為了增強諧振進氣效果，進氣導(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。較長的進氣導(dǎo)流管有利于從車外吸氣。因為車外空氣溫度一般比發(fā)動機罩下的溫度低30℃左右，從車外吸入的空氣密度可增大近10%，燃油消耗率可降低3%。二、進氣歧管1．進氣歧管結(jié)構(gòu)將空氣、燃油混合氣由化油器或節(jié)氣門體分配到各缸進氣道。桑塔納發(fā)動機進排氣管出水口進水口進氣歧管排氣歧管進氣排氣進氣歧管內(nèi)氣體流道的長度應(yīng)盡可能相等。為了減小氣體流動阻力，提高進氣能力，進氣歧管的內(nèi)壁應(yīng)該光滑。2．進氣歧管加熱化油器式或節(jié)氣門體燃油噴射式發(fā)動機。溫度太低，汽油將在管壁上凝結(jié)。但是加熱過度將減少進入氣缸的混合氣數(shù)量，并使發(fā)動機功率下降。通常進氣歧管利用發(fā)動機排氣或循環(huán)冷卻液進行加熱。氣道燃油噴射式發(fā)動機的進氣歧管無需加熱。3．諧振進氣系統(tǒng)一定長度和直徑的進氣歧管與一定容積的諧振室組成諧振進氣系統(tǒng)，并使其固有頻率與氣門的進氣周期調(diào)諧；在特定轉(zhuǎn)速下，進氣門關(guān)閉之前，在進氣歧管內(nèi)產(chǎn)生大幅度的壓力波，使進氣歧管的壓力增高，從而增加進氣量。這種效應(yīng)稱作進氣波動效應(yīng)。沒有運動件，工作可靠，成本低。但只能增加特定轉(zhuǎn)速下的進氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。1-進氣導(dǎo)流管2-副諧振室3-空氣濾清器4-空氣流量計5-主諧振室6-進氣歧管4．可變進氣歧管利用進氣波動效應(yīng)、縮小高、低速時的進氣速度差。發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、大負荷時裝備粗短的進氣歧管；而在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負荷時配用細長的進氣歧管。1)可變長度進氣支管1—空氣濾清器2—節(jié)氣門3—轉(zhuǎn)換閥4—轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)5—發(fā)動機電控單元

2)可變雙通道進氣支管

1—短進氣通道2—旋轉(zhuǎn)閥3—長進氣通道4—噴油器5—進氣道6—進氣門第二節(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)動機氣缸中的廢氣經(jīng)排氣門、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)稱作單排氣系統(tǒng)。V型發(fā)動機有兩個排氣歧管，大多數(shù)V型發(fā)動機汽車上仍采用單排氣系統(tǒng)，即通過一個叉形管將兩排氣歧管連接到一個排氣管上。但有些采用兩個單排氣系統(tǒng)，每個排氣歧管各自連接一個排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、消聲器和排氣尾管。這種布置形式稱作雙排氣系統(tǒng)。雙排氣系統(tǒng)降低了排氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力，使發(fā)動機排氣更為順暢，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)動機的功率和轉(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，而且各缸支管相互獨立、長度相等。鑄鐵排氣支管(捷達轎車)

三、消聲器

發(fā)動機的排氣壓力為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。第三節(jié)排氣凈化裝置

發(fā)動機的有害排放物：CO、HC、NOｘ、微粒。催化轉(zhuǎn)換器、廢氣再循環(huán)裝置、柴油機微粒過濾器、恒溫進氣裝置、二次空氣噴射裝置一、恒溫進氣系統(tǒng)（進氣溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)）由加熱裝置(熱爐)和空氣濾清器進氣導(dǎo)流管上的控制裝置構(gòu)成；多用于化油器式或節(jié)氣門體噴射式發(fā)動機。作用：冷起動之后，向發(fā)動機供給熱空氣，促使汽油充分汽化和燃燒，減少CO和HC的排放和低溫運轉(zhuǎn)性能。當(dāng)溫度升高后，向發(fā)動機供給未經(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)空氣噴管噴入排氣道或催化轉(zhuǎn)換器，使排氣中的CO和HC進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）啟動工作狀態(tài)：電控單元不使旁通線圈和分流線圈通電，于是這兩個線圈同時把通向旁通閥和分流閥的真空隔斷，這時空氣泵送出的空氣經(jīng)旁通閥進入大氣。持續(xù)時間的長短決定于發(fā)動機的溫度。如果發(fā)動機溫度很低，啟動工作狀態(tài)將持續(xù)較長時間。2）預(yù)熱期間，電控單元同時使旁通線圈和分流線圈通電。這時進氣管真空度分別經(jīng)旁通線圈和分流線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，最后由空氣噴管噴入排氣道。3）正常工作時，電控單元只使旁通線圈通電而不使分流線圈通電，通向分流閥的真空度被分流線圈隔斷。這時，空氣泵送出的空氣經(jīng)旁通閥進入分流閥，再經(jīng)分流閥進入氧化催化轉(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)換成對人體無害氣體。氧化催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器兩種類型。

2）三元催化轉(zhuǎn)換器可同時減少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)同時采用兩種轉(zhuǎn)換器時，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.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;短時耐受溫度為900C。d、14.6~14.7空燃比的混合氣在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒后經(jīng)三元催化器過濾,轉(zhuǎn)化成無害的氣體排出。五、柴油機微粒過濾器：濾芯由多孔陶瓷制造。

過濾器入口處設(shè)置一個燃燒器，通過噴油器向燃燒器內(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。在進行相同發(fā)熱量的燃燒時，與不混合時相比，可使燃燒溫度下降，這樣就抑制NOX生成。

但過度的廢氣再循環(huán)，使混合氣的著火性能和發(fā)動機輸出功率下降，影響發(fā)動機的正常運行，特別是在怠速、低轉(zhuǎn)速小負荷及發(fā)動機處于冷態(tài)運行時，將明顯降低發(fā)動機的性能。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)動機工作時，ECU根據(jù)各種傳感器送來的信號，確定發(fā)動機在哪一種工況工作，經(jīng)過查表和計算修正、輸出適當(dāng)?shù)闹噶?，控制電磁閥的開度，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，為開環(huán)控制第四節(jié)強制式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)原因：汽油蒸汽冷凝 稀釋機油廢氣中二氧化硫遇水亞硫酸遇氧 硫酸廢氣進入 曲軸箱壓力增大機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：為了延長機油的使用期限，減少摩擦零件的磨損和腐蝕，發(fā)動機漏油。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。強制通風(fēng)：將曲軸箱內(nèi)抽出的氣體導(dǎo)入進氣管道中。抽氣管上端蓋強制式曲軸箱通風(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都在蒸發(fā)汽化，若不加以控制或回收，則當(dāng)發(fā)動機停機時，