进排气系统及排气净化装置

第六章进、排气系统及排气进化装置§1进气系统1—空气滤清器外壳2—空气滤清器盖3—滤芯4—后进气导流管5—前进气导流管6—谐振

一、空气滤清器(一)空气滤清器的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，也有降低进气噪声的作用。(二)空气滤清器结构

进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。1．油浴式空气滤清器2．滤芯空气滤清器3．离心式及复合式空气滤清器通汽缸空气入口纸滤芯外壳滤清器盖桑塔纳发动机的空气滤清器捷达王发动机空气滤纸滤芯式重量轻、结构简单、安装及保养容易、滤清效率高，但对油类污染十分敏感。纸滤芯经浸油处理后即成为湿式纸滤芯: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。

1—滤芯2—外壳3—盖4—蝶形螺母5—进气导流管6—金属网7—打褶滤纸8—下密封面9—上密封面油浴式空气滤清器用于多尘条件下工作的发动机上，滤芯清洗后可以重复使用。1—外壳2—滤芯3—密封圈4—盖5—蝶形螺母离心式及复合式空气滤清器多用于大型载货汽车上，许多自卸车或矿山用汽车上还使用离心式与纸滤芯式相结合的复合式空气滤清器。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

(三)空气滤清器进气导流管现代轿车上，为了增强谐振进气效果，进气导流管需要较大的容积。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。较长的进气导流管有利于从车外吸气。因为车外空气温度一般比发动机罩下的温度低30℃左右，从车外吸入的空气密度可增大近10%，燃油消耗率可降低3%。二、进气歧管1．进气歧管结构将空气、燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道。桑塔纳发动机进排气管出水口进水口进气歧管排气歧管进气排气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．进气歧管加热化油器式或节气门体燃油喷射式发动机。温度太低，汽油将在管壁上凝结。但是加热过度将减少进入气缸的混合气数量，并使发动机功率下降。通常进气歧管利用发动机排气或循环冷却液进行加热。气道燃油喷射式发动机的进气歧管无需加热。3．谐振进气系统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；在特定转速下，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。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。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4．可变进气歧管利用进气波动效应、缩小高、低速时的进气速度差。发动机在高转速、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。1)可变长度进气支管1—空气滤清器2—节气门3—转换阀4—转换阀控制机构5—发动机电控单元

2)可变双通道进气支管

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—进气门第二节排气系统一、单排气系统及双排气系统直列型发动机气缸中的废气经排气门、排气歧管、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。V型发动机有两个排气歧管，大多数V型发动机汽车上仍采用单排气系统，即通过一个叉形管将两排气歧管连接到一个排气管上。但有些采用两个单排气系统，每个排气歧管各自连接一个排气管、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。双排气系统降低了排气系统内的压力，使发动机排气更为顺畅，气缸中残余的废气较少，因而可以充入更多的空气燃油混合气或洁净的空气，发动机的功率和转矩都相应地有所提高。二、排气歧管一般铸铁或球墨铸铁，不锈钢（质量轻，内壁光滑）。排气歧管的形状十分重要。为避免相互干扰及排气倒流，并利用惯性排气，应将排气歧管做得尽可能的长，而且各缸支管相互独立、长度相等。铸铁排气支管(捷达轿车)

三、消声器

发动机的排气压力为0.3～0.5MPa，温度在500～700℃，间歇性，在排气管内引起排气压力脉动。第三节排气净化装置

发动机的有害排放物：CO、HC、NOｘ、微粒。催化转换器、废气再循环装置、柴油机微粒过滤器、恒温进气装置、二次空气喷射装置一、恒温进气系统（进气温度自动调节系统）由加热装置(热炉)和空气滤清器进气导流管上的控制装置构成；多用于化油器式或节气门体喷射式发动机。作用：冷起动之后，向发动机供给热空气，促使汽油充分汽化和燃烧，减少CO和HC的排放和低温运转性能。当温度升高后，向发动机供给未经加热的环境空气。三、二次空气喷射系统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)。1—空气泵2—旁通阀3、5—真空管4—分流阀6—空气分配管7—空气喷管8—排气支管9—排气管10—催化转换器1l—单向止回阀1）启动工作状态：电控单元不使旁通线圈和分流线圈通电，于是这两个线圈同时把通向旁通阀和分流阀的真空隔断，这时空气泵送出的空气经旁通阀进入大气。持续时间的长短决定于发动机的温度。如果发动机温度很低，启动工作状态将持续较长时间。2）预热期间，电控单元同时使旁通线圈和分流线圈通电。这时进气管真空度分别经旁通线圈和分流线圈传送到旁通阀和分流阀。空气泵送出的空气经旁通阀流入分流阀，再由分流阀流入空气分配管，最后由空气喷管喷入排气道。3）正常工作时，电控单元只使旁通线圈通电而不使分流线圈通电，通向分流阀的真空度被分流线圈隔断。这时，空气泵送出的空气经旁通阀进入分流阀，再经分流阀进入氧化催化转换器。四、催化（净化）转换器利用催化剂的作用将CO、HC和NOX转换成对人体无害气体。氧化催化转换器和三元催化转换器两种类型。

2）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，常把两者放在同一壳体内，且把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进行氧化反应。1）氧化催化转换器在金属铂、钯或铑等催化剂作用下，将CO、HC氧化成CO2和H20（二元催化转换器）。使用时须供给二次空气作为氧化剂，才能有效地工作。a、三元催化器串接在排气歧管和和消声器之间,氧传感器之后。b、三元催化器的内部结构是蜂窝状管道设计.在蜂窝管道壁上有铂,铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化反应媒。c、三元催化器最佳工作温度为:375~800C;短时耐受温度为900C。d、14.6~14.7空燃比的混合气在发动机汽缸内燃烧后经三元催化器过滤,转化成无害的气体排出。五、柴油机微粒过滤器：滤芯由多孔陶瓷制造。

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。

1—排气支管2—燃油3—电热塞4—滤芯5—燃烧器6—喷油器

六、排气再循环(EGR)系统降低NOX的有效措施。EGR系统净化NOx的基本原理是：排气中的主要成分是CO2、H2O和N2等，这三种气体的热容量较高。当新混合气和部分排气混合后，热容量也随之增大。在进行相同发热量的燃烧时，与不混合时相比，可使燃烧温度下降，这样就抑制NOX生成。

但过度的废气再循环，使混合气的着火性能和发动机输出功率下降，影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时，将明显降低发动机的性能。EGR率=[EGR气体流量/（吸入空气量+EGR气体流量）]×100%真空直接控制EGR阀正背压EGR阀电子控制EGR阀可变EGR率废气再循环控制的工作原理是：发动机工作时，ECU根据各种传感器送来的信号，确定发动机在哪一种工况工作，经过查表和计算修正、输出适当的指令，控制电磁阀的开度，以调节废气再循环的EGR率这种形式没有EGR率的反馈信号，为开环控制第四节强制式曲轴箱通风系统原因：汽油蒸汽冷凝 稀释机油废气中二氧化硫遇水亚硫酸遇氧 硫酸废气进入 曲轴箱压力增大机油泄露窜入曲轴箱内的气体中含有HC及其他污染物，不允许把这种气体排放到大气中。作用：为了延长机油的使用期限，减少摩擦零件的磨损和腐蚀，发动机漏油。通风方式自然通风：从曲轴箱内抽出的气体直接导入大气中去。强制通风：将曲轴箱内抽出的气体导入进气管道中。抽气管上端盖强制式曲轴箱通风系统：PCV(PositiveCrankcaseVentilation)系统。曲轴箱通风装置工作演示第五节汽油蒸发控制系统

汽油箱和化油器浮子室中的汽油随时都在蒸发汽化，若不加以控制或回收，则当发动机停机时，