进排气系统及排气净化装置.

第六章进排气系统及排气净化装置主讲：孙文财Tel：13500806339Email：[e-mail]第一节进气系统功用：尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给可燃混合气或纯空气。组成：空气滤清器、进气歧管（进气预热装置、谐振器、空气计量计）节气门体汽油机：空气经空气滤清器过滤后，进气管内与汽油形成可燃混和气，进入进气歧管，然后经进气门进入气缸；直接喷射式汽油机：空气经空气滤清器过滤后，流过空气流量计，由进气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合形成可燃混和气，经进气门进入气缸。柴油机：空气经空气滤清器过滤后，进入进气歧管，经进气门进入气缸。第一节进气系统一、空气滤清器(一)空气滤清器的功用燃油燃烧需要大量的空气。以普通轿车为例，每消耗1L汽油需要消耗5000～10000L空气。实践证明，发动机不安装空气滤清器，其寿命将缩短2/3。功用：滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸；降低进气噪声。第一节进气系统一、空气滤清器(二)空气滤清器结构组成：进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等。结构形式：1．油浴式空气滤清器多尘工作环境发动机，如越野车，优点：滤芯清洗后可重复使用。2．纸滤芯空气滤清器各类汽车发动机，优点：质量轻、成本低、滤清效果好。3．离心式及复合式空气滤清器大型载货汽车。第一节进气系统油浴式空气滤清器第一节进气系统捷达王发动机空气滤清器第一节进气系统一、空气滤清器(三)空气滤清器进气导流管在现代轿车上，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。较长的进气导流管有利于实现从车外吸气。因为车外空气温度一般比发动机罩下的温度低30℃左右，所以从车外吸入的空气密度可增大近10%，燃油消耗率可降低3%。第一节进气系统二、进气歧管1．进气歧管结构进气歧管：指节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。功用：对于节气门体汽油喷射式发动机将空气、燃油混合气由节气门体分配到各缸进气道。第一节进气系统二、进气歧管1．进气歧管结构功用：对于气道燃油喷射式发动机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。进气歧管必须将空气-燃油混合气或洁净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，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。第一节进气系统二、进气歧管2．进气歧管加热节气门体燃油喷射式发动机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。第一节进气系统二、进气歧管3．谐振进气系统由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果利用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，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，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。谐振进气系统优点：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。第一节进气系统二、进气歧管3．谐振进气系统优点：没有运动件，工作可靠，成本低。缺点：只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。第一节进气系统二、进气歧管4．可变进气歧管高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管。可变进气歧管在所有转速下都可以使发动机转矩平均提高8%。第二节排气系统一、单排气系统及双排气系统第二节排气系统二、排气歧管材料：铸铁、球墨铸铁、不锈钢不锈钢排气歧管质量轻，耐久性好，同时内壁光滑，排气阻力小。排气歧管形状：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，应该将排气歧管做得尽可能的长，而且各缸支管应该相互独立、长度相等。1、4缸和2、3缸排气歧管分别汇合在一起，可消除排气干扰。第二节排气系统三、消声器发动机排气压力为0.3～0.5MPa，温度在500～700℃，表明排气有一定的能量。同时，由于排气的间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。功用：降低排气噪声。通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动，使排气能量耗散殆尽。吸收式干涉式扩张式共振式第三节排气系统一、发动机的有害排放物CO：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：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NOｘ超过500ppm时，几分钟可使人出现肺气肿而死亡。排气净化新技术、新装置：恒温进气系统、二次空气喷射系统、催化转换器、排气再循环系统第三节排气系统％住宅及商业％工业％电力方面％交通运输年亿人为排放量全球8123243/t3.9XNO城市COHC类别北京84～6460～7410～22区域上海6937区域广州7043区域XNO我国城市汽车源污染分担率％工业及电力％住宅及商业％交通运输年亿人为排放量全球23959/t5.3CO第三节排气系统第三节排气系统二、恒温进气系统功用：在发动机冷起动之后，向发动机供给热空气，这时即使供给的是稀混合气，热空气也能促使汽油充分汽化和燃烧，从而减少了CO和HC的排放，又改善了发动机低温运转性能。发动机温度升高后，恒温进气系统向发动机供给未经加热的环境空气。第三节排气系统三、二次空气喷射系统功用：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二氧化碳(CO２)和水(H２O)。第三节排气系统四、催化转换器功用：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。分类：氧化催化转换器、三元催化转换器。氧化催化转换器：将CO和HC氧化为CO２和H２O三元催化转换器：以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。第三节排气系统四、催化转换器催化转换器结构形式：颗粒型、整体型催化转换器使用条件：只限用无铅汽油温度350℃为达较好催化效果，需供给理论混合气第三节排气系统五、柴油机微粒过滤器柴油机排气微粒处理：过滤法。原理：排气穿过多孔陶瓷滤芯进入排气管，而微粒则滞留在滤芯上。过滤器工作一段时间后，需及时清除积存在滤芯上的微粒，以恢复过滤器的工作能力和减小排气阻力。为此，在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。第三节排气系统六、排气再循环(EGR)系统排气再循环：把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。排气再循环是净化排气中NOx的主要方法。第三节排气系统六、排气再循环(EGR)系统第四节强制式曲轴箱通风系统PCV系统现象：可燃混合气和燃烧产物窜入曲轴箱；低温时，液态燃油漏入曲轴箱。后果：加速机油变质并使机件受到腐蚀或锈蚀；不允许把该气体排放到大气中。第四节强制式曲轴箱通风系统PCV系统中最重要的控制元件PCV阀。第五节汽油蒸发控制系统汽油箱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，汽油蒸气将逸入大气，造成对环境的污染。功用：将这些汽油蒸气收集和储存在炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸燃烧。限流阀三根通气管真空度源位置第五节汽油蒸发控制系统