第21讲 进排气系统与排气净化装置.doc

第21讲 进排气系统与排气净化装置 发动机进气系统发动机排气系统排气净化装置一、发动机进气系统1.进气系统功能及组成（视频）功能：尽可能多地和尽可能均匀地向各气缸供给空气与燃油的混合气或纯净的空气组成：空气滤清器、进气歧管、空气流量计、进气管压力传感器等2. 空气滤清器（视频）（1）功用滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸削减进气噪声（2）类型油浴式空气滤清器纸滤芯空气滤清器离心式及复合式空气滤清器（3）油浴式空气滤清器应用：用于在多尘条件下工作的发动机上工作原理：当发动机工作时，环境空气经外壳与滤清器盖之间的狭缝进入滤清器，并沿着滤芯与外壳之间的环形通道向下流到滤芯底部，再折向上通过滤芯后进入进气管，当气流转弯时，空气中粗大的杂质被甩人润滑油中被润滑油粘附，细小的杂质被滤芯滤除。粘附在滤芯上的杂质被气流溅起的润滑油所冲洗，并随润滑油起流回储油池。 特点：多为金属滤芯清洗后可以重复使用（4）纸滤芯空气滤清器应用：广泛应用于汽车发动机上工作原理：在发动机工作时，空气从滤芯的四周穿过滤纸进入滤芯中心，随后流入进气管，杂质被滤芯阻留在滤芯外部。特点：干式纸滤芯可以反复使用；湿式纸滤芯使用寿命长、吸附杂质能力强、滤清效率高，但需定期更换干式纸滤芯：可重复使用，恶劣环境下工作不可靠，一般维护周期为500010000km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 （5）离心式及复合式空气滤清器应用：多用于大型货车上工作原理：空气首先从滤清器下体周围的进气孔进入离心式空气滤清器内的旋流管。由于空气切向地进入旋流管，因此在旋流管内产生高速旋转运动。在离心力的作用下，空气中的大部分灰尘被甩向旋流管壁，空气则从旋流管顶部的出口经接管进入纸滤芯空气滤清器。空气中残存的细微杂质经纸滤芯滤除。（6）空气滤清器进气导流管和谐振器在现代轿车上，为了增强发动机的谐振进气效果，空气滤清器进气导流管需要有较大的容积。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。因此，进气导流管只能做得很长3.进气歧管（视频）（1）功用与要求1）功用：将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸 2）要求进气歧管必须将空气一燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，为此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）进气歧管类型用于化油器式/节气门体式发动机多用铝合金轻导热（左上图）用于气道燃油喷射式发动机可用复合塑料（左下图） 3）可变进气歧管1）功用充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性，特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济性和动力性的目的2）可变长度进气歧管 根据发动机转速和负荷的变化而自动改变有效长度的进气歧管 3）双通道可变进气岐管根据发动机转速和负荷的变化而自动改变的进气歧管的有效截面积二、发动机排气系统1.发动机排气系统功用与组成（视频）功能：以尽可能小的排气阻力和噪声，将气缸内的废气排到大气中组成：排气管（包括排气歧管和总管）、催化转换器、消声器2.类型单排气系统双排气系统（1）单排气系统（左图）直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进入排气支管，再由排气支管进入排气管、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。（2）双排气系统V形发动机有两个排气支管。在大多数装配V形发动机的汽车上，仍采用单排气系统，但有些V形发动机采用两个单排气系统，即每个排气支管各自都连接个排气管、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。.排气歧管（视频）材料：铸铁、球墨铸铁、不锈钢要求：为了不使各缸排气相互干扰及不出现排气倒流现象，并尽可能地利用惯性排气，应该将排气支管做得尽可能长，而且各缸支管应该相互独立，长度相等4.消声器功用：通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消除排气噪声。材料：镀铝钢板或不锈钢板组成：通常消声器由共振室、膨胀室和一组多孔的管子和耐热的吸声材材料等构成。工作原理：排气经过多孔的管子流入膨胀室，在此过程中排气不断改变流动方向，逐渐降低和衰减其压力和压力脉动，消耗其能量，最终使排气噪声得到削减5.排气总管（视频）6.排气引射管（视频）三、排气净化装置1.汽车排污及来源从排气管排出的废气，主要成分是CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物)、NOX。(氮氧化合物)，其它还有SO2(二氧化硫)、铅化合物、炭烟等；窜气，即从活塞与气缸之间的间隙漏出，再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体，其主要成分是HC；从油箱、化油器浮子室以及油泵接头等处蒸发出的汽油蒸汽，成分是HC2.有害排放物的危害CO：无色无臭无味的气体，是燃油的不完全燃烧产物。人吸入后，血液吸收和运送氧的能力降低，导致头晕头痛等症状。NOX（视频）：主要是NO和NO2，产生于燃烧室中高温富氧的环境中。空气中NOX体积分数达（1020）10-4%可刺激口腔和鼻粘膜、眼角膜等；空气中NOX体积分数超过（1020）10-4%时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。HC（视频）：包括未燃和未完全燃烧的燃油和润滑油蒸气。HC对人眼及呼吸系统均有刺激作用，对农作物也有害。微粒：主要指柴油机排气中的碳烟，而汽油机的微不足道。它们往往粘附有SO2等物质，对人和动物的呼吸道极为有害。铅化物：在使用加有四乙铅的汽油时，废气中还含有粉末状的铅化物。如吸到人体内，会影响造血功能，对消化系统和神经系统也有刺激。3.解决排气污染的途径（1）研制无污染或低污染动力源（2）对现有发动机的排污进行净化 机内净化改善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制有害气体的产生，使排气中有害气体成分减至最少 机外净化用设置在发动机外部的附加装置使排出的废气净化后再排入大气4.二次空气喷射系统（1）功用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CO2和 H2O（2）工作原理（视频）当发动机起动之后，电脑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。这种状态称为起动工作状态，其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，起动工作状态将持续较长时间。发动机在预热期间，电脑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。空气泵送出的空气此时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。当发动机在正常的冷却液温度下工作时，电脑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5.催化转换装置（视频）（1）功用利用催化剂的作用将排气中CO、HC、NOx转换为对人体无害的气体（2）催化转换器类型（视频）氧化催化转换器：将排气中的CO和HC氧化为CO2和H2O ，以二次空气作为氧化剂三效催化转换器：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（3）催化转换器使用条件装有催化转换器的发动机只能用无铅汽油仅当温度超过了50度时，才起催化反应必须供给理论混合比的混合气（左图），催化转换效果最佳发动机调节要适当6.排气再循环系统（EGR）（1）功用把排出的废气回送到进气管，与新鲜混合气一起再次进入气缸，减少了NOx的生成量（2）使用条件暖机期间或怠速时：NOX生成量不多，为保证运转稳定性，不进行EGR。全负荷或高转速下工作时：为使有足够的动力性，不进行EGR。（3）工作过程（视频）7.强制式曲轴箱通风系统（PCV）（1）功用防止曲轴箱气体排放到大气中（2）工作过程（视频）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、滤网、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并经气一液分离器、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烧掉。被气一液分离器分离出来的液体返回曲轴箱8.汽油蒸发控制系统（1）功用将汽油蒸气收集和储存在碳罐内，送到气缸内烧掉（2）工作过程（视频）炭罐内填满活性炭，燃油箱中的汽油蒸气进入炭罐后，被其中的活性炭吸附。当发动机起动之后，进气管真空度经真空软管传送到限流阀，在进气管真空度的作用下，限流阀膜片上移并将限流孔开启。与此同时，新鲜空气自炭罐底部经滤网向上流过炭罐，并携带吸附在活性炭表面的汽油蒸气，经限流孔和汽油蒸气管进入进气歧管9.微粒净化装置（1）功用用在多尘条件下工作