汽车排气系统.doc

汽车排气系统改装技术摘要目前，大气污染已不仅仅是在几个工业化国家中，它已逐渐发展成为世界性的公害。随着经济条件的迅猛发展，汽车在全国范围内已越来越普及，在人们交通越来越便利的同时，汽车尾气排放的污染也越来越成为威胁人们赖以生存的环境的主要途径之一。当我们拥有自己的一辆爱车时，在我们享受汽车带来的舒适方便的时候，是否想过汽车尾气对大气造成的影响及对燃料的过度消耗。人们每天都在呼吸汽车尾气和被迫接受噪音中生存，我们是否想过要通过自己对汽车一部份的改装来改变汽车对人类的不良影响或者把危害减小到最低。汽车多元化及节能环保汽车是以后汽车的发展的主要方向，所以我想通过改装汽车的排气系统来改变汽车的节能、环保、动力性及安全性。关键词：汽车普及 汽车排气系统 环境污染 汽车改装 AbstractAt present, air pollution is not just in several industrialized countries, it has gradually developed to become a worldwide public nuisance. With the rapid development of economic conditions, the vehicles in the country has become increasingly popular vehicle emissions pollution has increasingly become a threat to peoples survival environment, people more convenient transportation, the main way of a. When we have our own a car, the car we enjoy the comfort and convenience when really thought about the impact of automobile exhaust to the atmosphere and excessive fuel consumption. People every day in breathing automobile exhaust and forced to accept the noise survive, have you ever thought to be part of the car modified to change the car the adverse effects on human or harm is reduced to a minimum. Car diversification and energy-saving environmentally friendly cars is the future for the main direction of development, so I want to change the cars energy-saving, environmental protection, power and security through modification of the vehicles exhaust system.Keywords: universal car automotive exhaust system environmental pollution car modification第一章绪论中国的汽车工业起步于 20 世纪 50 年代，但在 80 年代之前的 30 多年时间里，其投资生产和消费都处于中央计划的严格控制之下，中国汽车市场亦完全游离于世界汽车市场之外，汽车工业的发展相对缓慢，1971 年产量仅为 10 万辆。20 世纪 80 年代的改革开放政策为中国汽车工业的快速发展提供了良好的条件，1992 年汽车年产量首次突破 100 万辆。2001年加入 WTO后，中国汽车工业的发展显著加速，汽车年产量在 2002、2003和 2004 年相继突破 300、400 和 500 万辆大关。2004 年，中国共生产汽车 507.4万辆，其中轿车 231.4万辆；至 2004 年底，全国民用汽车保有量达到 2742 万辆，其中轿车 920 万辆。目前，汽车工业已成为中国的支柱产业，中国已成为世界第四大汽车生产国。到 2008 年左右，中国有望超过日本，成为世界上第二大汽车生产国。 然而，中国汽车工业的快速发展，也带来了日趋严重的资源环境问题。首先，汽车使用数量的增加，加重了环境污染、尤其是城市空气污染。行驶速度慢、排放标准低，更加重了污染的程度。尽管排放标准不断提高，但汽车数量的快速增加仍然导致了日益严重的污染；这是因为单位汽车排放的减少，根本无法抵消汽车数量的飞速上升所引起的污染增加。汽车尾气排放物中有害气体主要包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO)等。我国某城市对该市的机动车辆尾气污染程度作了如下初步调查：该市目前拥有机动车辆13万辆，并以年增率15%的速度增加。机动车年排放一氧化碳4.4万吨，相当于该市工业企业一氧化碳排放量的46倍。市区主要交通道路中心点一氧化碳超标2倍以上的达65%，在车流量高峰之际，有的监测点一氧化碳浓度高达每立方70mg，超标6倍。在车流量比较集中的火车站，氮氧化合物测点平均值为每立方米0.059mg，超标准0.18倍。汽车运输业日益繁忙和各类机动车拥有量逐年大幅度增加,为控制随之而带来的环境污染,国家对汽车尾气排放的要求越来越严。因此,如何采取有效措施,最大限度地降低汽车发动机排放的污染物,以满足国内外越来越严的排放标准,已是广大汽车面临的日趋严峻的问题。 环保和节能，是当今和未来经济社会发展中人类面临的重大课题。在环保意识高涨的今天，控制废气污染已不可忽视。在空气污染中，汽车尾气对环境的危害是巨大的。据了解，我国对汽车尾气的检测标准已接近发达国家水平。为确保汽车尾气排放控制在规定范围内，必须采取强制手段。由于我国汽车生产技术落后，国产车耗油高，再加上大多数在用汽车“超期服役”、“带病行驶”。因此我国汽车的单车排污量较国外汽车高出十几倍甚至几十倍。近年，在国家相关政策以及各部门的努力下，我国已经得到很大的改善。但另一方面，随着我国汽车保有量的进一步增加，汽车尾气仍对市民的健康造成严重危害。所以我想要想解决汽车对环境的影响就要从根上解决问题，所以我想到了汽车排气系统的改装。第二章汽车排气系统改装的目的2.1汽车排气系统的现状和发展趋势汽车排气系统的重要目标是适应排气净化法规和消音。排气系统最重要的功能是排气净化，降低排气爆音、降低排气放射音以及提高功率。为了社会的发展和人类的生活环境需要汽车的尾气改装将会把环保、生态、作为首要的目标。当前为了减少排气压力我们在结构上有一定的完善，用长细径独立不锈钢管制的排气歧管。为了让尾气的排放达标减少环境的污染现在在排气歧管的正下方配置的排气歧管加三元催化器的排气歧管总成。过去的铸造排气歧管由于热传导差和重量的理由，现在普遍使用不锈钢板冲压或不锈钢管制的带有三元催化器的排气歧管以追求在冷机启动后，迅速使三元催化器的温度上升，使三元催化器快速活性化，而且不锈钢管制排气歧管的设计自由度很高，能够很好地满足模拟和实验所决定的排气歧管长度和管径。在歧管和三元催化器集合部分的容积效应能减少通气阻力，有减低排气干涉的效果，也有排气压力波在通过三元催化器时排气压力波的衰减作用。这些排气系统上的种种元件就是为了让汽车尾气减轻对人类的生活环境的威胁。无论是现在还是将来汽车都将会被设计的越来越节能、环保、舒适、安全。这也是当今社会发展的前提及方向。2.2排放污染物的危害汽车排放物主要由CO、碳氢化合物、氮氧化合物,还有少量的二氧化硫及浮游的颗粒物质等组成。发动机工作时排放的有害物质主要来源于发动机排出的废气,燃油箱及化油器泄露出的燃油蒸气,以及曲轴箱窜出的气体。这些有害物质的排出量主要取决于燃烧前混合气成分、燃烧室的燃烧条件、排气系统的反应条件和发动机的运转等诸多因素。2.2.1碳氢化合物(CH)的生成及危害 碳氢化合物是指发动机废气中未燃部分，还包括供油系统中燃料的蒸发和滴漏，造成燃烧不充分。单独的碳氢化合物只有在含量相当高的情况下才会对人体产生影响，一般情况下对人作用不是很明显，但它是产生光化学烟雾的重要成分。HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应，形成以臭氧(O3)和以醛类为主的光化学烟雾。当O3达到一定浓度时，会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡；醛类有机物带有毒性，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，严生的会导致中毒死亡。2.2.2碳氧化物的生成及危害1、一氧化碳(CO)是空气不足或空气中氧含量不足造成混合气过浓所产生的一种无色、无味的有害气体。一氧化碳被人体吸入后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，它的亲和力是氧的300倍，因此，肺里的血红蛋白不与氧结合而与一氧化碳结合，致使人体缺氧，抑制思考，使人反应迟钝，引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状，严重时可能导致人死亡。2、二氧化碳(CO2)无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的二氧化碳大幅度增加，会导致大气的温室效应，使全球气温上升，南北极冰层融化，海平面上升，大陆腹地沙漠化趋势加剧，使人类和动物赖以生存的生态环境遭到破坏。2.2.3氮氧化物(NO2)的生成及危害氮氧化物是发动机在一定负荷时大量产生的一种褐色的有刺鼻气味的气体，发动机废气刚一排出的气体内存在。氮氧化物进入人体肺泡后形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，亚硝酸盐则能与人体内血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上造成人体缺氧。2.2.4炭烟(PM)的生成及危害炭烟主要是柴油发动机燃烧不完全的产物，其内还有大量黑色的炭颗粒，炭烟能影响道路上的能见度，并因为含有少量的带有特殊异味的乙醛，能引起人们恶心和头晕。炭烟不仅本身对人体的呼吸系统有害，而且炭烟粒的空隙中往往吸附着二氧化硫和有致癌作用的多环芳香烃等，极具致癌作用。2.3汽车排气系统的改装a.尽可能长的排气管（减低排气干涉）。.各气缸间的气管长度差应尽可能地小排放的最新技术有了比较明确的认识，这些技术很可能在公司今后的产品开发中得到广泛应用，其中包括：）汽油机直喷：现在发动机的燃油是直接喷射入进气管的，如果汽油机燃油能直接喷射到气缸中，能降低泵气损失，增加压缩比，实现稀薄燃烧。）可变阀系：就是进排气门为可调，根据发动机实时际情况，调整进排气门相位角，可大大优化发动机缸内的燃烧状况。）小排量高增压可变压缩比：将发动机的常用工况区移向低油耗区，实现高比功率。当然这些是汽油机的新技术在汽油机之外的环保型汽车，还可以有如电动车，太阳能车，混合动力车等，均可以达到严格排放的要求。尽可能大，包括缸盖气道在内的气道线的（减低排气干涉）。断面最好为圆或椭圆（减低排气干涉）。缸盖的气道出口径应小于气管的入口径（减低排气干涉）。三元催化器前面的体积尽可能大（减低排气干涉和容积效应）。三元催化器出口管的接续大（减低排气干涉）。为了满足排放法规，尽可能采用二重管结构.氧传感器的安装位置（气流迎面、各气缸间误差最小处）。在采用双三元催化器时，应是采用单三元催化器时迎风面面积的1.5倍以上。排气管、副消音器和主消音器上设置防热板，提高隔音效果。在涉水实验中，实验排气系的排水性，副消音器和主消音器中的残留水在冬季的结冰会使副消音器和主消音器受损。所以副消音器和主消音器的结构性排水结构是必须考虑的。副消音器和主消音器的割草会引发火灾，故副消音器和主消音器应高于汽车最小离地间隙，且主消音器应尽可能远离油箱和制动软管。无论是现在还是将来汽车都将会被设计的越来越节能、环保、舒适、安全。这也是当今社会发展的前提及方向。第三章汽车排气系统的结构3.1汽车排气系统的组成汽车排气系统由排气歧管、前管、挠性管、催化转换器、中心管、主消音器和末端管等7个零部件构成。根据车种的不同，有的安装了数个催化转换器，有的安装了副消音器。排气系统的功能是以尽可能小的排气阻力和噪音，将气缸内的废气排到大气中去。围绕阻力和噪音设计了排气管。3.2排气系统的工作原理3.2.1废气再循环系统(EGR)废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氧化氮(NOx)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。3.2.2燃油蒸发控制系统（EVAP）防止油箱内的燃油蒸气逸入大气中，既能减轻污染，又能节约燃油。奥迪A6采用的是ECU控制的燃油蒸气回收装置活性炭罐内充满了活性炭粒。活性碳可以吸收汽油蒸气中的汽油分子。当油箱内的汽油蒸气经管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被吸附在活性炭表面，剩下的空气则经蒸气回收罐的出气口排到大气中。 蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐，该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油漏出。当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气管内真空吸力的作用下，空气经蒸气回收罐下方进入，经过活性炭从上方出口经软管进入发动机进气管，使吸附在活性炭表面的汽油分子又重新蒸发，随空气一起被吸入发动机燃烧。3.2.3二次空气喷射系统（EAIR）1.作用 二次空气喷射系统的作用是向排气净化系统喷人新鲜空气，促进HC和CO的燃烧，达到废气净化的目的。 2.二次空气喷射系统的结构原理及工作过程一汽奥迪A6轿车二次空气喷射系统的构成如图3所示。由于车辆在冷起动阶段混合气较浓，因而排气中未燃烧的碳氢化合物的比例较高，通过二次空气喷射系统可以使三元催化转化器提前达到工作状态，从而改善三元催化转化器内的氧化过程(二次氧化)并减少排气中的有害物质。二次氧化