发动机排气系统

1、了解了发动机的工作方式后，许多人又会产生新的疑问，作为一种相当普及的内燃机，汽车发动机在经过进气、燃烧、做功后，必定要派出大量的废气，这些废气如何排出发动机，排出的废气又要经过那些旅程才能最终从排气管中排入大气呢？这就是本文的重点：发动机排气系统。排气系统由三个部分组成：排气歧管、触媒转换器（三元催化）和消声器。发动机排气系统发动机是在作功冲程中产生所有动力的。在此冲程中，气缸中的汽油燃烧并膨胀，从而产生能量。另外三个冲程是实现作功冲程所必需的。 如果这三个冲程消耗了能量，则它们将对发动机造成消耗。在排气冲程过程中，通过背压来释放能量是一个不错的选择。排气门在排气冲程开始时打开，然后活塞将废气

2、压出气缸。如果在活塞将废气压出气缸时遇到任何阻力，都会消耗能量。使用两个排气门而不是使用一个，就可以通过使废气经过的孔变大而提高气体的流动性。在普通发动机中，一旦废气排出气缸，它们最终将进入排气歧管。在四缸或八缸的发动机中，四个气缸共用一根排气歧管。通过排气歧管，废气将流入一条通往催化转化器和消音器的管道。事实上，排气歧管可能是背压的重要来源，因为来自某一气缸的废气会在排气歧管中形成气压，而这将影响下一个气缸使用该排气歧管排气歧管使用排气歧管的目的就是消除歧管的背压。不是让所有气缸都共享一个公共歧管，而是每个气缸都拥有自己的排气管道。这些管道集中在一个较大的管中，称为收集器。每个管道都进行了剪

3、切和弯曲，以便与其他管道等长。这样可确保到达收集器的各个气缸的废气占据相同的空间，因此这些共享收集器的气缸将不再产生背压。从排气歧管之后，废气就进入了触媒转换器，以将未完全燃烧之污染物转换为无害物质，保护环境。在说到触媒转换器之前，我们先简单的认识一下引擎废气的组成成分。汽油是一种碳氢化合物，在汽油分子中几乎都是碳及氢原子，这些碳及氢燃烧后照理应该是产生二氧化碳 及水但是因为少量混合气未完全燃烧，并且会有少许机油(有未燃烧的也有以燃烧的)被排放出来，所以会产生HC(碳氢化合物)及CO(一氧化碳)。再者，进到引擎内的空气中，含有百分之八十的氮气(N2)，但经过燃烧室的高温，原本很稳定的氮，会与空

4、气中的氧(O2)化合，产生NO及NO2，统称NOx。HC、CO及NOx都会造成环境污染且对人体有害，所以世界各国都会制订环保法规，针对车辆排污加以限制。由于环保法规对车辆排污的标准相当严苛，不论怠速、加速、低速行驶、高速行驶或减速，都必须符合排污标准，车辆在面对这么严苛的限制，除了在性能与排污中取得平衡点外，唯一的”撇步“就是触媒转换器了。触媒转换器通常以贵重金属为原料，有氧化型触媒、还原型触媒及目前绝大多数车辆采用的三元触媒转换器。在触媒转换器中，催化剂（以铂和钯的形式）涂在陶瓷蜂窝或陶瓷微珠上，陶瓷蜂窝或陶瓷微珠装在一个与排气管连接的类似于消音器的套件中。催化剂有助于将一氧化碳转化成二氧化

5、碳，以及将碳氢化合物转化成二氧化碳和水。 另外，它还可以将氮氧化合物转化为氮气和氧气。触媒转换器再来上个简单的化学课，排污中的HC和CO都是因为燃烧不完全所产生的，要消除它们就必须再燃烧它们，也就是使它们氧化，所以这是氧化型触媒的任务。而NOx的生成则是因为氮被氧化所致，所以必须还原型触媒来将NOx还原氮气。三元触媒转换器则是让HC和CO的氧化及NOx的还原都发生在同一触媒中。而触媒本身并不参与氧化或还原的化学反应，它只是化学反应中的催化剂。触媒转换器位于哪里呢？早期的触媒转换器多设置于排气管中段的位置，而近来多装在紧接排气歧管之后，好使触媒加快达到工作温度。触媒必须在接近500度的高温下，才

6、能获得较好的转换效率，低温时则几乎没有转换能力，故冷车的排污量相当大。所以在此也要提醒所有车主，千万不要在室内或地下停车场内热车，尽量车一发动就开到室外，才不至于毒害自己或是其它在停车场内的人员。如果您听到过没有消音器的汽车发动机运行时的声音，就会知道消音器对降低噪音水平会产生多么大的作用。在消音器内部带有孔隙的简单管组，可以像调节乐器那样精确调节这些管和室。消音器的设计原理是：通过部分抵消的方式反射发动机产生的声波。 在发动机中，当排气阀打开且高压气体突然进入排气系统时，即产生脉冲。此气体中的分子与管道中的低压分子碰撞，使其彼此堆叠。它们反过来进一步沿着管道堆叠在分子上，从而形成低压区域。声波通过这种方式，沿着管道以比实际气体更快的速度传播。 当这些压力脉冲到达人耳时，耳膜产生振动。大脑将这些振动“理解”为声音。消声器的内部结构消音器的内部是一组管道。这些管道用于创建彼此相长或相消的反射波。 废气和声波进入中心管。然后从消音器后壁弹回，并通过孔隙反射到消音器的主体部分。它们通过一组孔隙传到另一室，在这里发生转换，然后传出最后管道，并离开消音器。一般消音器中会有数个膨胀室，引擎排放出来的废气经过数个膨胀程序后，会使得排气脉冲缓和而消除噪音。然而，