汽车技术构造教程——排气净化装置

图解汽车发动机技术之进排气系统发动机进、排气系统的作用是供给发动机新鲜空气，并将燃烧后的废气排出。

发动机进排气系统直接影响发动机的动力性、经济性及排放性能。

01进气系统进气系统的作用是尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给可燃混合气或新鲜空气，保证发动机连续运转。

进气系统通常由空气滤清器、节气门体和进气歧管等部件组成，如下图所示。

空气滤清器的主要作用是滤除空气中的杂质等，让洁净的空气进入气缸。

发动机大多使用干式纸滤芯空气滤清器，它由纸滤芯和滤清器外壳组成，滤清器外壳包括滤清器盖和滤清器外壳底座。

节气门体的作用是控制进入发动机的进气量。

在工作过程中空气中的部分杂质遇热会凝结在节气门体上，会造成怠速抖动，熄火等现象，所以要对节气门体进行定期清洗。

进气歧管是指节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管道。

进气歧管必须将空气尽可能均匀地分配到各气缸，因此进气歧管长度应尽量相等。

02排气系统车辆排气系统是指收集并且排放废气的系统，其主要由排气歧管、排气管、三元催化器、谐振器、消声器、排气尾管等部件组成。

汽车排气系统主要有以下作用：①将废气引到车尾排放，防止有害气体进入驾驶室。

②改善发动机的排放污染，减少对大气的危害。

③降低发动机排放废气的噪声。

1、排气系统的类型排气系统一般有单排气系统和双排气系统两种类型，单排气系统应用于直列式发动机和部分 V型发动机，双排气系统用于V/W型发动机。

•单排气系统直列式发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进入排气歧管，再由排气歧管进入排气管、三元催化器和消声器，最后由排气尾管排到大气中，如下图所示。

V型发动机有两个排气歧管，在大多数装配V型发动机的车辆上仍采用单排气系统，即通过一个叉形管将两个排气歧管连接到一个排气管上。

•双排气系统有些 V/W型发动机采用两个单排气系统，即每个排气歧管各自连接一个排气管、三元催化器、谐振器、消声器和排气尾管，这种布置形式称为双排气系统，如下图所示。

汽车排气净化装置随着汽车保有量的与日俱增，汽车排气对人类健康的危害及对环境的污染也日甚一日。

对此，世界各国都制定了相应的法规和标准，以期把汽车有害排放物控制在较低的水平。

为了满足排放标准，必须对发动机排气进行净化。

近几年来，汽车界开发和创制出许多净化排气的新技术和新装置。

发动机的有害排放物:以活塞式内燃机为动力的汽车是城市大气的主要污染源之一。

汽车排放的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOｘ)和微粒。

CO是燃油的不完全燃烧产物，是一种无色、无臭、无味的气体。

它与血液中血红素的亲和力是氧气的300倍，因此当人吸入CO后，血液吸收和运送氧的能力降低，导致头晕、头痛等中毒症状。

当吸入含容积浓度为0.3%的CO气体时，可致人于死亡。

NOｘ主要是指NO和NO２，产生于燃烧室内高温富氧的环境中。

空气中NOｘ浓度在10～20ppm时可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。

当NO ｘ超过500ppm时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。

催化转换器催化转换器是利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置，也称作催化净化转换器。

金属铂、钯或铑均可作催化剂。

在化学反应过程中，催化剂只促进反应的进行，不是反应物的一部分。

催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。

氧化催化转换器只将排气中的CO和HC氧化为CO２和H２O，因此这种催化转换器也称做二元催化转换器。

必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。

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H ２O。

当同时采用两种转换器时，通常把两者放在同一个转换器外壳内，而且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与供入的二次空气进行氧化反应。

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5000～10000km·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。

排气知识小结机外净化装置篇目前欧马可车型使用的机外净化装置主要有DOC、三元催化器、SCR三种。

DOC：氧化催化转换器，只将排气中的CO和HC氧化为CO２和H２O，因此这种催化转换器也称做二元催化转换器。

必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。

发动机台架外特性试验表明，加装DOC后，柴油机扭矩略有下降（4％），燃油消耗率略有上升（1％）。

表明DOC对原机的动力性和经济性影响较小。

加装DOC 后，发动机的排放性能得到了较大程度的改善。

DOC较大程度降低了烟度，CO，HC的排放，对NOx化合物的排放影响较小。

目前，此转化器用于F2.8国三、国四车上（F2.8s4 96KW或129T除外）。

三元催化器：安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，将发动机排放的三种废气有害物CO、HC和NOx转化为无害的水、二氧化碳和氮气。

其催化剂大都含有铂、锗等贵金属或稀土元素，价格昂贵，在正常情况下，使用寿命为八万公里左右(国产的三元催化转化器也能达到五万公里以上)。

三元催化器只有汽油车使用。

由于三效催化转化器的工作要求比较严格，如果使用不当，会造成催化器早期失效层至损坏。

失效原因主要归纳为以下几点：1、温度过高。

常温下三元催化转化器不具备催化能力，其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原的能力，通常催化转化器的起燃温度在250—350℃，正常工作温度一般在350—700℃。

当温度超过850—1000℃时，其内涂层的催化剂很可能会脱落，载体碎裂。

所以必须注意控制造成排气温度升高的各种因素，如点火时间过迟或点火次序错乱、断火等，这都会使未燃烧的混合气进入催化反应器，造成排气温度过高，影响催化转化器的效能。

2、慢性中毒。

催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象。