第六章進(jìn)排氣系統(tǒng)及排氣凈化裝置機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)

第六章進(jìn)排氣系統(tǒng)及排氣凈化安裝進(jìn)、排氣系統(tǒng)的功用是進(jìn)氣充分、排氣徹底；進(jìn)氣系統(tǒng)的組成：空氣濾清器和進(jìn)氣歧管①化油器式汽油機(jī)——空氣經(jīng)空氣濾清器過濾后，進(jìn)入化油器，在化油器內(nèi)與汽油構(gòu)成可燃混合氣，進(jìn)入進(jìn)氣歧管，然后經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸；②直接放射式汽油機(jī)——空氣經(jīng)空氣濾清器過濾后，流過空氣流量計(jì)，由進(jìn)氣道進(jìn)入進(jìn)氣管，與噴油嘴噴出的汽油混合構(gòu)成可燃混合氣，經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。③柴油機(jī)——空氣經(jīng)空氣濾清器過濾后，進(jìn)入進(jìn)氣歧管，經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。排氣系統(tǒng)的組成：排氣管、排氣消音器、排氣凈化安裝等內(nèi)容提要第一節(jié)進(jìn)氣系統(tǒng)一、空氣濾清器功用：濾除空氣中的雜質(zhì)或灰塵，讓干凈的空氣進(jìn)入氣缸，另外，空氣濾清器也有降低進(jìn)氣噪聲的作用。構(gòu)造：由進(jìn)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紙濾芯空氣濾清器③離心式及復(fù)合式空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管：為了加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振進(jìn)氣效果，空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管需求有較大的容積。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，因此，進(jìn)氣導(dǎo)流管只能做得很長(zhǎng)。較長(zhǎng)的進(jìn)氣導(dǎo)流管有利于實(shí)現(xiàn)從車外吸氣。進(jìn)氣歧管①進(jìn)氣歧管構(gòu)造：對(duì)于化油器式或節(jié)氣門體汽油放射式發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣歧管指的是化油器或節(jié)氣門體之后到氣缸蓋進(jìn)氣道之前的進(jìn)氣管路；對(duì)于氣道燃油放射式汽油機(jī)或柴油機(jī)，進(jìn)氣歧管只是將干凈的空氣分配到各缸進(jìn)氣道。②進(jìn)氣歧管加熱：溫度太低，汽油將在管壁上凝結(jié)?；推魇交蚬?jié)氣門體燃油放射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的溫度很重要。氣道燃油放射式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管無(wú)需加熱，柴油機(jī)的進(jìn)氣管需求加熱嗎？③諧振進(jìn)氣系統(tǒng)：進(jìn)氣過程的間歇性和周期性，使得進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生一定幅度的壓力波。諧振進(jìn)氣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是沒有運(yùn)動(dòng)件，任務(wù)可靠，本錢低。但只能添加特定轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。④可變進(jìn)氣歧管：利用進(jìn)氣動(dòng)搖效應(yīng)和減少發(fā)動(dòng)機(jī)在高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)氣速度的差別，從而到達(dá)改善發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性特別是改善中、低速和中、小負(fù)荷時(shí)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的目的，要求在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)配備粗短的進(jìn)氣歧管；而在中、低轉(zhuǎn)速和中、小負(fù)荷時(shí)配用細(xì)長(zhǎng)的進(jìn)氣歧管。第二節(jié)排氣系統(tǒng)單排氣系統(tǒng)及雙排氣系統(tǒng)①直列發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的廢氣經(jīng)排氣門進(jìn)入排氣歧管，再由排氣歧管進(jìn)入排氣管、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)。②V型發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)排氣歧管，大多數(shù)仍采用單排氣系統(tǒng)；但有些V型發(fā)動(dòng)機(jī)采用兩個(gè)單排氣系統(tǒng)，即每個(gè)排氣歧管各自都銜接一個(gè)排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、消聲器和排氣尾管。這種布置方式稱作雙排氣系統(tǒng)。消聲器發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣壓力為0.3～0.5MPa，溫度在500～700℃。此外，由于排氣的間歇性，在排氣管內(nèi)引起排氣壓力的脈動(dòng)。排氣消聲器的功用是降低排氣噪聲。消聲器經(jīng)過逐漸降低排氣壓力和衰減排氣壓力的脈動(dòng)，使排氣能量耗散殆盡。第三節(jié)汽車的公害

①汽車排氣對(duì)大氣的污染；②汽車噪聲對(duì)環(huán)境的危害〔污染〕；③汽車電氣設(shè)備對(duì)無(wú)線通訊及電視廣播等的電波干擾〔污染〕；其中①對(duì)人類影響和危害最大〔第一公害〕；其次是②；③不直接影響人體安康，且是部分性問題，但隨著汽車電子技術(shù)開展和汽車電子比例的不斷添加，這部分成份也在不斷添加。1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅產(chǎn)物直接有害成分：CO〔一氧化碳〕、HC〔碳?xì)浠衔铩场Ox〔氮氧化合物，是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5…等的總稱〕、SO2、鉛化合物、碳煙(微粒PM)和煙霧等;一、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的污染物2.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)其它污染物曲軸箱通風(fēng)污染——主要成分是HC；燃料箱和化油器逸出的汽油蒸汽等。3.二次有害排放物〔在一定條件下構(gòu)成〕未燃HC和NOx在一定環(huán)境下發(fā)生非常復(fù)雜的化學(xué)反響，誘發(fā)新的有害物，生成二次有害排放物。如經(jīng)紫外線作用發(fā)生光化學(xué)反響構(gòu)成光化學(xué)煙霧，主要成分：臭氧、醛等煙霧狀物質(zhì)。4.無(wú)直接危害的物質(zhì)熄滅后產(chǎn)生的大量CO2雖然不會(huì)對(duì)環(huán)境呵斥直接污染，但其大量積聚會(huì)對(duì)地球環(huán)境呵斥不良影響，它導(dǎo)致的溫室效應(yīng)、臭氧層的添加，對(duì)人類有害。一、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的污染物發(fā)動(dòng)機(jī)各部位排出HC的比例：排氣管：55%~65%；曲軸箱通風(fēng)口漏出20%~25%；化油器和油箱蒸發(fā)15%~20%。二沖程汽油機(jī)的HC排放量因有掃氣過程，較四沖程汽油機(jī)大許多。三、汽車排氣污染物的成因3．NOx的危害二、汽車排氣污染物的危害①發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx主要成份是NO是NO2。其中NO占99%，NO2含量較少。NO無(wú)色無(wú)臭，毒性不大，但在大氣中易被氧化成劇毒的NO2。NO2紅褐色，有刺激味，對(duì)人的鼻子、眼睛、口腔、咽喉粘膜和呼吸道粘膜等都有刺激作用；②當(dāng)被人體吸入肺部后，能與肺部的水分結(jié)合生成可溶性硝酸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起肺氣腫。當(dāng)大氣中的NOx到達(dá)5ppm時(shí)，就會(huì)對(duì)哮喘患者有影響，人在100ppm以上的濃度下呼吸30min以上時(shí)，將會(huì)墮入危險(xiǎn)形狀，當(dāng)NOx超越500ppm時(shí)，幾分鐘可使人出現(xiàn)肺氣腫而死亡。NOx也是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的主要成分。4．碳煙的危害主要由柴油機(jī)產(chǎn)生。碳煙是燃料熄滅不完全隨廢氣排出的浮游碳離子，有時(shí)也含有液態(tài)的油霧。漂浮于大氣中的碳煙不僅對(duì)人的呼吸系統(tǒng)有害，而且夾雜在其孔隙中的二氧化硫和致癌的多環(huán)芳香烴等物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生更大的危害。二、汽車排氣污染物的危害第四節(jié)排氣凈化安裝一、恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)〔多用于化油器式或節(jié)氣門體放射式發(fā)動(dòng)機(jī)〕〔自學(xué)p223~224)恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)也稱進(jìn)氣溫度自動(dòng)調(diào)理系統(tǒng)。它由空氣加熱安裝(又稱熱爐)和安裝在空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管上的控制安裝組成。恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)的功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后，向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)熱空氣，這時(shí)即使供應(yīng)的是稀混合氣，熱空氣也能促使汽油充分汽化和熄滅，從而減少了CO和HC的排放，又改善了發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高后，恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)未經(jīng)加熱的環(huán)境空氣。二、二次空氣放射系統(tǒng)功用：利用空氣泵將新穎空氣經(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(jìn)一步氧化或熄滅成為二氧化碳(CO２)和水(H２O)。三、催化轉(zhuǎn)換器利用催化劑的作用將排氣中的CO、HC和NOx轉(zhuǎn)換為對(duì)人體無(wú)害的氣體的一種排氣凈化安裝。金屬鉑、鈀或銠均可作催化劑。催化轉(zhuǎn)換器有氧化催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器等。氧化催化轉(zhuǎn)換器將排氣中的CO和HC氧化為CO２和H２O，必需向氧化催化轉(zhuǎn)換器供應(yīng)二次空氣作為氧化劑，才干使其有效地任務(wù)。三元催化轉(zhuǎn)換器可同時(shí)減少CO、HC和NOx的排放，它以排氣中的CO和HC作為復(fù)原劑，把NOｘ復(fù)原為氮(N２)和氧(O２)，而CO和HC在復(fù)原反響中被氧化為CO２和H２O。當(dāng)同時(shí)采用兩種轉(zhuǎn)換器時(shí)，通常把兩者放在同一個(gè)轉(zhuǎn)換器外殼內(nèi)，而且三元催化轉(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)換器中與供入的二次空氣進(jìn)展氧化反響。四、柴油機(jī)微粒過濾器微粒過濾器的濾芯由多孔陶瓷制造，它有較高的過濾效率。排氣穿過多孔陶瓷濾芯進(jìn)入排氣管，而微粒那么滯留在濾芯上。過濾器任務(wù)一段時(shí)間后，需及時(shí)去除積存在濾芯上的微粒，以恢復(fù)過濾器的任務(wù)才干和減小排氣阻力。通常，在過濾器入口處設(shè)置一個(gè)熄滅器，經(jīng)過噴油器向熄滅器內(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(diǎn)燃，將滯留在濾芯上的微粒燒掉。五、排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)——把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣回送到進(jìn)氣歧管，并與新穎混合氣一同再次進(jìn)入氣缸。由于廢氣中含有大量的CO2，而CO2不能熄滅卻吸收大量的熱，使氣缸中混合氣的熄滅溫度降低，從而減少了NOx的生成量。NOx的生成量隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增大而增多，因此，再循環(huán)的廢氣量也應(yīng)隨負(fù)荷而添加。在暖機(jī)期間或怠速時(shí)，NOx生成量不多，為了堅(jiān)持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，不進(jìn)展排氣再循環(huán)。在全負(fù)荷或高轉(zhuǎn)速下任務(wù)時(shí)，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的動(dòng)力性，也不進(jìn)展排氣再循環(huán)。1．真空直接控制EGR閥2．正背壓EGR閥3．電子控制EGR閥第五節(jié)強(qiáng)迫式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)〔PCV系統(tǒng)〕發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)時(shí)，會(huì)有部分