进排气系统及排气净化装置.ppt

第六章第六章 进排气系统及排气净化装置进排气系统及排气净化装置进、排气系统的功用是进气充分、排气彻底；进、排气系统的功用是进气充分、排气彻底；进气系统的组成：空气滤清器和进气歧管进气系统的组成：空气滤清器和进气歧管化油器式汽油机化油器式汽油机空气经空气滤清器过滤后，进入化油器，在化油器内空气经空气滤清器过滤后，进入化油器，在化油器内与汽油形成可燃混合气，进入进气歧管，然后经进气门进入气缸；与汽油形成可燃混合气，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，由进气道进入进气管，与喷油嘴喷出的汽油混合形成可燃混合气，经进气门进气道进入进气管，与喷油嘴喷出的汽油混合形成可燃混合气，经进气门进入气缸。入气缸。柴油机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。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。排气系统的组成：排气管、排气消音器、排气净化装置等排气系统的组成：排气管、排气消音器、排气净化装置等内容提要内容提要第一节第一节 进气系统进气系统一、空气滤清器一、空气滤清器v功用：滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸，另外，空气功用：滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸，另外，空气滤清器也有降低进气噪声的作用。滤清器也有降低进气噪声的作用。v结构：由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。结构：由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成。油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器纸滤芯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离心式及复合式空气滤清器v进气导流管：进气导流管：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，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。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。v进气歧管进气歧管进气歧管结构：对于进气歧管结构：对于化油器式或节气门体化油器式或节气门体汽油喷射式发动机，进气歧管指的是化油汽油喷射式发动机，进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路；对于器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路；对于气道燃油喷射式气道燃油喷射式汽油机汽油机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。进气歧管加热：温度太低，汽油将在管壁上凝结。化油器式或节气门体燃进气歧管加热：温度太低，汽油将在管壁上凝结。化油器式或节气门体燃油喷射式发动机进气歧管的温度很重要。气道燃油喷射式发动机的进气油喷射式发动机进气歧管的温度很重要。气道燃油喷射式发动机的进气歧管无需加热，歧管无需加热，柴油机的进气管需要加热吗？柴油机的进气管需要加热吗？谐振进气系统：进气过程的间歇性和周期性，使得进气歧管内产生一定幅谐振进气系统：进气过程的间歇性和周期性，使得进气歧管内产生一定幅度的压力波。谐振进气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。但只度的压力波。谐振进气系统的优点是没有运动件，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。能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。可变进气歧管：利用可变进气歧管：利用进气波动效应进气波动效应和缩小发动机在高、低速运转时进气速和缩小发动机在高、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、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、小负荷时经济性和动力性的目的，要求在高转速、大负荷时装备粗短的进小负荷时经济性和动力性的目的，要求在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；而在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管。气歧管；而在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管。第二节第二节 排气系统排气系统单排气系统及双排气系统单排气系统及双排气系统直列发动机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直列发动机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、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。称作单排气系统。V V型型发发动动机机有有两两个个排排气气歧歧管管，大大多多数数仍仍采采用用单单排排气气系系统统；但但有有些些V V型型发发动动机机采采用用两两个个单单排排气气系系统统，即即每每个个排排气气歧歧管管各各自自都都连连接接一一个个排排气气管管、催催化化转转换换器器、消消声声器器和和排排气气尾尾管管。这这种种布布置置形形式式称称作作双双排气系统。排气系统。消声器消声器 发动机的排气压力为发动机的排气压力为0.30.30.5MPa0.5MPa，温度在，温度在500500700700。此外，由于。此外，由于排气的间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。排气的间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。排气消声器的功用是降低排气噪声。消声器通过逐渐降低排气压力和排气消声器的功用是降低排气噪声。消声器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。衰减排气压力的脉动，使排气能量耗散殆尽。第三节第三节 汽车的公害汽车的公害 汽车排气对大气的污染；汽车排气对大气的污染；汽车噪声对环境的危害（污染）；汽车噪声对环境的危害（污染）；汽汽车车电电气气设设备备对对无无线线通通讯讯及及电电视视广广播播等等的的电电波波干干扰扰（污污染）染）；其其中中对对人人类类影影响响和和危危害害最最大大（第第一一公公害害）；其其次次是是 ；不不直直接接影影响响人人体体健健康康，且且是是局局部部性性问问题题，但但随随着着汽汽车车电电子子技技术术发发展展和和汽汽车车电电子子比比例例的的不不断断增增加加，这这部部分分成成份也在不断增加。份也在不断增加。1.汽车发动机燃烧产物汽车发动机燃烧产物直直接接有有害害成成分分：CO（一一氧氧化化碳碳）、HC（碳碳氢氢化化合合物物）、NOx（氮氮氧氧化化合合物物，是是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等等的的总总称称）、SO2、铅铅化化合合物物、碳碳烟烟(微微粒粒PM)和和烟雾等烟雾等;一、汽车发动机产生的污染物一、汽车发动机产生的污染物2.2.汽车发动机其它污染物汽车发动机其它污染物曲轴箱通风污染曲轴箱通风污染主要成分是主要成分是HCHC ；燃料箱和化油器逸出的汽油蒸汽等。燃料箱和化油器逸出的汽油蒸汽等。3.二次有害排放物二次有害排放物（在一定条件下形成）在一定条件下形成）未未燃燃HC和和NOx在在一一定定环环境境下下发发生生十十分分复复杂杂的的化化学学反反应应，诱诱发发新新的的有有害害物物，生生成成二二次次有有害害排排放放物物。如如经经紫紫外外线线作作用用发发生生光光化化学反应形成学反应形成光化学烟雾光化学烟雾，主要成分：，主要成分：臭氧、醛臭氧、醛等烟雾状物质。等烟雾状物质。4.无直接危害的物质无直接危害的物质 燃烧后产生的大量燃烧后产生的大量CO2 虽虽然然不不会会对对环环境境造造成成直直接接污污染染，但但其其大大量量积积聚聚会会对对地地球球环环境境造造成成不不良良影影响响，它它导导致致的的温温室室效效应应、臭臭氧氧层层的的增增加加，对对人类有害。人类有害。一、汽车发动机产生的污染物一、汽车发动机产生的污染物发动机各部位排出发动机各部位排出HCHC的比例：的比例：排气管：排气管：55%65%；曲轴箱通风口漏出曲轴箱通风口漏出20%25%；化油器和油箱蒸发化油器和油箱蒸发15%20%。n二二冲冲程程汽汽油油机机的的HC排排放放量量因因有有扫扫气气过过程程，较较四四冲冲程程汽汽油油机大许多。机大许多。三、汽车排气污染物的成因三、汽车排气污染物的成因3 3NONOx x的危害的危害二、汽车排气污染物的危害二、汽车排气污染物的危害发发动动机机排排放放的的NONOx x主主要要成成份份是是NONO是是NONO2 2。其其中中NONO占占99%99%，NONO2 2含含量量较较少少。NONO无无色色无无臭臭，毒毒性性不不大大，但但在在大大气气中中易易被被氧氧化化成成剧剧毒毒的的NONO2 2。NONO2 2红红褐褐色色，有有刺刺激激味味，对对人人的的鼻鼻子子、眼眼睛睛、口口腔腔、咽咽喉喉粘粘膜膜和和呼呼吸吸道粘膜等都有刺激作用；道粘膜等都有刺激作用；当当被被人人体体吸吸入入肺肺部部后后，能能与与肺肺部部的的水水分分结结合合生生成成可可溶溶性性硝硝酸酸，严严重重时时会会引引起起肺肺气气肿肿。当当大大气气中中的的NOxNOx达达到到5ppm5ppm时时，就就会会对对哮哮喘喘患患者者有有影影响响，人人在在100ppm100ppm以上的浓度下呼吸以上的浓度下呼吸30min30min以上时，将会陷入危险状态，以上时，将会陷入危险状态，当当 NOxNOx超超过过500ppm500ppm时时，几几分分钟钟可可使使人人出出现现肺肺气气肿肿而而死死亡亡。NOxNOx也也是是产产生生光光化学烟雾的主要成分。化学烟雾的主要成分。4 4碳烟的危害碳烟的危害n主主要要由由柴柴油油机机产产生生。碳碳烟烟是是燃燃料料燃燃烧烧不不完完全全随随废废气气排排出出的的浮浮游游碳碳离离子子，有有时时也也含含有有液液态态的的油油雾雾。漂漂浮浮于于大大气气中中的的碳碳烟烟不不仅仅对对人人的的呼呼吸吸系系统统有有害害，而而且且夹夹杂杂在在其其孔孔隙隙中中的的二二氧氧化化硫硫和和致癌的多环芳香烃致癌的多环芳香烃等物质会产生更大的危害。等物质会产生更大的危害。二、汽车排气污染物的危害二、汽车排气污染物的危害第四节第四节 排气净化装置排气净化装置一、恒温进气系统（多用于化油器式或节气门体喷射式发动机）（自学一、恒温进气系统（多用于化油器式或节气门体喷射式发动机）（自学p223224)n恒温进气系统也称进气温度自动调节系统。它由空气加热装置恒温进气系统也称进气温度自动调节系统。它由空气加热装置(又称热炉又称热炉)和安装在空气滤清器进气导流管上的控制装置组成。和安装在空气滤清器进气导流管上的控制装置组成。n恒温进气系统的功用是在发动机冷起动之后，向发动机供给热空气，这时恒温进气系统的功用是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，从而减少了了CO和和HC的排放，又改善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，的排放，又改善了发动机低温运转性能。当发动机温度升高后，恒温进气系统向发动机供给未经加热的环境空气。恒温进气系统向发动机供给未经加热的环境空气。二、二次空气喷射系统二、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，使排气中的中的CO和和HC进一步氧化或燃烧成为二氧化碳进一步氧化或燃烧成为二氧化碳(CO)和水和水(HO)。三、催化转换器三、催化转换器n利用催化剂的作用将排气中的利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。金属铂、钯或铑均可作催化剂。金属铂、钯或铑均可作催化剂。n催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器等。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器等。氧化催化转换器氧化催化转换器将排气中的将排气中的CO和和HC氧化为氧化为CO和和HO，必须向氧化催化转换器供给二次，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。空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。三元催化转换器三元催化转换器可同时减少可同时减少CO、HC和和NOx的排放，它以排气中的的排放，它以排气中的CO和和HC作为还原剂，把作为还原剂，把NO还原为氮还原为氮(N)和氧和氧(O)，而，而CO和和HC在还原反应中被氧化为在还原反应中被氧化为CO和和HO。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和和HC继续在氧化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。催化转换器中与供入的二次空气进行氧化反应。四、柴油机微粒过滤器四、柴油机微粒过滤器 微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造，它有较高的过滤效率。排气穿过多微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造，它有较高的过滤效率。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，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。力。通常，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通常，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。上的微粒烧掉。五、排气再循环五、排气再循环(EGR)系统系统把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并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。与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的由于废气中含有大量的CO2，而，而CO2不能燃烧却吸收大量的热，使气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，从而减少了缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。的生成量。NOx的生成量随发动机负荷的增大而增多，因此，再循环的废气量也的生成量随发动机负荷的增大而增多，因此，再循环的废气量也应随负荷而增加。在暖机期间或怠速时，应随负荷而增加。在暖机期间或怠速时，NOx生成量不多，为了保持发动生成量不多，为了保持发动机运转的稳定性，不进行排气再循环。在全负荷或高转速下工作时，为了机运转的稳定性，不进行排气再循环。在全负荷或高转速下工作时，为了使发动机有足够的动力性，也不进行排气再循环。使发动机有足够的动力性，也不进行排气再循环。1 1真空直接控制真空直接控制EGREGR阀阀 2 2正背压正背压EGREGR阀阀 3 3电子控制电子控制EGREGR阀阀 第五节第五节 强制式曲轴箱通风系统强制式曲轴箱通风系统（PCV系统）发动机工作时，会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内；发动机工作时，会有部分可燃混合气和燃烧产物经活塞环由气缸窜入曲轴箱内；发动机在低温下运行时，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。发动机在低温下运行时，还可能有液态燃油漏入曲轴箱。n汽油箱和化油器浮子室中的汽油随时都在蒸发汽化。汽油箱和化油器浮子室中的汽油随时都在蒸发汽化。n汽油蒸发控制系统的功用便是将这些汽油蒸气收集和储存在炭罐内，在汽油蒸发控制系统的功用便是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。发动机工作时再将其送入气缸燃烧。真空直接控制的汽油蒸发控制系统真空直接控制的汽油蒸发控制系统第六节第六节 汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统电子控制汽油蒸发控制系统电子控制汽油蒸发控制系统 思考题思考题P230:16题