第七章---进、排气装置及汽车排放净化装置.doc

第七章 进、排气装置及汽车排放净化装置发动机/排气装置的主要功用是：供给发动机可燃混合气或纯净空气，并将发动机燃烧后的废气排至大气。汽车排放造成的污染物主要有：CO、NO2、HC、颗粒、硫化物等，它主要来自：尾气排放曲轴箱漏出化油器与汽油箱蒸汽。第一节 进、排气装置一、 进气装置 进气装置主要包括空气滤清器和进气支管。在化油器式和节气门体汽油喷射式发动机上通常还装有进气预热装置。为了增强进气效果，有的进气系统还有谐振器。在汽油喷射式发动机的进气系统中还有空气计量装置。1. 空气滤清器（1） 空气滤清器功用：滤除空气中的杂质或灰尘（2） 空气滤清器结构：空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。 纸滤芯经过浸油处理后即成为湿式纸滤芯，其主要优点是使用寿命长、吸附杂质的能力强和滤清效果好，但不能反复使用、需定期更换。 油浴式空气滤清器：它包括空气滤清器外壳、滤芯、密封圈和滤清器盖等。油浴式空气滤清器的优点是滤芯洗后可以重复使用。 离心式及复合式空气滤清器：多用于大型载货汽车上。（3） 空气滤清器进气导流管：较长的进气导流管有利于实现从车外吸气，因为车外空气温度一般比发动机罩下的温度低约30，所以从车外吸入的空气密度可增加10，燃油消耗率可降低3。2. 进气支管（1） 进气支管结构： 进气支管是指化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。为了减小气体流动阻力、提高进气能力，进气支管内壁应该光滑。 复合所料进气支管质量极轻、内壁光滑，无需加工。（2） 进气支管加热： 通常进气支管利用发动机排气或循环冷却液加热。 当发动机工作时，高温排气流过进气支管底部并对其加热。利用循环冷却液加热进气支管需在进气支管内设置水套，使其与发动机冷却系统连通，让冷却液在进气支管的水套内循环流动。气道燃油喷射式发动机的进气支管无需加热。（3） 采用谐振腔或动力腔的进气装置这种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） 可变进气装置 可变进气装置除可变配气正时、可变气门正时升程，以及可变多气门分段工作装之外，还有一种可变进气支管的可变进气装置。空气动力效应对充气效率的影响取决于进气支管的长度和形状，不同长度和形状的进气支管，其充气效率随发动机转速不同而变化的特性也不完全相同。采用可变进气支管可使发动机在所有转速范围内都能获得最佳的充气效果，并可改善其转矩输出特性，提高低速和高速工况下的输出转矩。 可变进气支管主要有两种形式：可变长度进气支管和可变双通道进气支管。二、 排气装置排气装置一般由排气支管、排气管、催化转换器、排气温度传感器、消声器和排气尾管等组成。排气装置分为单排气和双排气装置。V型发动机有两个排气支管。双排气系统降低了排气系统内的压力，使发动机排气顺畅，气缸中残留的废气少，因而可以提高发动机的充气效率及输出转矩。1. 排气支管：（1） 为了防止各缸排气相互干扰和排气倒流，并利用排气惯性降低排气阻力，应将排气支管做得长些，且各缸支管应相互独立、长度相等。（2） 不锈钢制造的排气支管，其优点是质量轻，耐久性好，内壁光滑，排气阻力小。2. 消声器：（1） 排气消声器的功用就是降低排气噪声并消除废气中的火星及火焰。（2） 根据干涉原理，排气消声器有吸收、反射两种基本消声方式。在吸收式消声器上，通过废气在玻璃纤维、钢纤维和石棉等吸声材料上的摩擦而减小其能量。反射式消声器则由多个串联的谐调腔与不同长度的多孔反射管相互连接在一起。废气在其中经多次反射、碰撞、膨胀、冷却而降低其压力，减轻震动。三、 进、排气支管的布置1. 每一对相邻两缸共用一条进气管，这样可以简化进气支管的制造。2. 部分气缸使用单独的进气管，有利于排气的散热，以降低进气支管附近的温度。3. 每缸都单独使用一条进气管，这样可以减弱相互之间的影响，有利于改善混合气分配的均匀性。第二节 排气净化装置一、 催化转化器1. 催化转换器是利用催化剂的作用将排气中CO、HC和NOx 转换成对人体无害气体的一种排气净化装置，又称为催化净化转换器。2. 催化转换器有氧化转换器和三元转换器两种类型。3. 催化转换器有相当严格的使用条件：（1） 装有催化转换器的发动机只能使用无铅汽油（2） 只有温度超过350时（3） 必须向装有三元催化转换器的发动机供给理论混合比的混合气（4） 发动机调节不当，如混合气过浓或气缸缺火二、 废气再循环装置 废气再循环（EGR）是指把发动机排出的部分气体送回进气支管，并与新鲜混合气一起在送入气缸。 在新鲜混合气中掺入废气之后，混合气的热值降低，致使发动机的有效功率下降。为了既能减少NOx 的排放，又能保持发动机的动力性，必须根据发动机运转的工况对再循环的废气量加以控制。三、 柴油机微粒过滤器 微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造，它有很好的过滤效果。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，需既是清楚积存在滤芯上的微粒，以恢复其过滤能力和减小排气阻力。为此，在滤清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燃烧，将滞留在滤芯上的微粒烧掉。第三节 强制式曲轴通风装置 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、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后经气缸盖罩、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燃烧。 在PCV装置中最主要的控制元件是PCV阀，其功用是根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的曲轴箱气体的数量。（1） 发动机不工作时：PCV阀中的弹簧将锥形阀压在阀座上，关闭了曲轴箱与进气支管的通路。（2） 发动机怠速或减速时：进气管真空度很大，真空度克服弹簧力把锥形阀吸向右端，使锥形阀与阀体之间有很小的缝隙。PCV阀开度虽小，但窜入曲轴箱的气体很少，足以使曲轴箱气体流出。（3） 部分节气门开度时：发动机节气门打开，进气管真空度较小，弹簧将锥形阀进一步向左推移，使PCV阀的开度更大。只有PCV阀的开度很大时，才能使大量的曲轴箱气体全部流进进气管。第四节 汽油蒸发控制装置 汽油蒸发控制系统的功用就是将这些汽油蒸气收集和储存在碳罐内，在发动机工作时再将其送入气缸燃烧，消除HC从汽油箱和化油器浮子室向大气的排放。第五节 发动机增压阀发动机增压时将空气预先压缩然后再攻入气缸，以提高空气密度，增加进气量增压的方式有：机械增压、涡轮增压和气波增压三种。一、 机械增压 机械增压器由发动机曲轴经齿轮增速器驱动，或由曲轴同步传动带轮经同步传动带及电磁离合器驱动。机械增压能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，低速增压效果更好，机械增压器与发动机容易匹配，结构比较紧凑。但驱动增压器需消耗发动机功率，燃油消耗率比非增压发动机略高。二、 涡轮增压1. 涡轮增压系统 涡轮增压系统分为单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。2. 涡轮增压器工作原理 排气管接到增压器的涡轮壳上，发动机排出的具有一定压力的高温废气经排气管进入涡轮壳里的喷嘴环，由于喷嘴环通过的面积是逐渐收缩的，因而废气的压力和温度下降，速度提高，使它的动能增加。这股高速废气流，按一定的方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转速也越快，通过涡轮的废气最后排入大气。涡轮和离心式压气机叶轮安装在同一转子轴上，两者同速旋转。经过空气滤清器并吸入压气机壳内的空气，被高速旋转的压气机叶轮甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增压，并进入扩压器。扩压器为无叶式，由压气机壳和压气机后盖板之间的间隙构成。扩压器的形状为进口小出口大，因此气流的流速下降，压力升高，再通过断面由小到大的环形压气机壳使空气流的压力继续提高，这些被压缩的空气经进气管进入气缸，以提高发动