第七章进、排气装置及汽车排放净化装置

第七章进、排气装置及汽车排放净化装置 • 第一节：进、排气装置 • 第二节：排气净化装置 • 第三节：强制式曲轴箱通风装置 • 第四节：汽油蒸发控制装置 • 第五节：发动机增压 • 重点：可变进气装置、排气净化装置组成及工作原理。 • 难点：发动机的增压技术。 • 教学目的：掌握进、排气装置的组成及工作原理；了解发动机增压技术。 • 思考题

第一节：进、排气装置 • 发动机进排气装置的主要功用是供给发动机可燃混合气或纯净空气，并将发动机燃烧后的废气排至大气。东风EQ6100-1型发动机进、排气装置如图所示。 • 一、进气装置：进气装置主要包括空气滤清器和进气支管。 • 二、排气装置：排气装置一般由排气支管、排气管、催化转换器、排气温度传感器、消声器和排气尾管等的组成，如图所示。 • 三、进、排气支管的布置： • 在直列式多缸发动机上，进、排气支管有多种布置方式。

1—空气滤清器总成 2—进气歧管 3—排气歧管 4—排气管 5—消声器总成

1—发动机 2—排气支管 3—叉形管 4—催化转换器 5—排气管 6—消声器 7—排气尾管 8—连通管

空气滤清器 • 一、空气滤清器功用 • 空气滤清器的功用是滤除空气中的杂质或灰尘，以减少气缸、活塞、活塞环等有关零件的磨损，延长发动机的使用寿命。 • 二、空气滤清器结构 • 空气滤清器一般由进气导流管、空气滤清器盖、空气滤清器外壳和滤芯等组成，汽车发动机上的空气滤清器有多种结构形式。 • 1.纸滤芯式空气滤清器： • 2.油浴式空气滤清器： • 3.离心式及复合式空气滤清器： • 三、空气滤清器进气导流管 • 增强发动机的谐振进气效果，导流管应具有较大的容积。如图所示。

1—空气滤清器外壳 2—空气滤清器盖 3—滤芯 4—后进气导流管 5—前进气导流管 6—谐振

1.纸滤芯式 • 该滤清器重量轻、结构简单、安装及保养容易、滤清效率高，但对油类污染十分敏感。 • 纸滤芯经过浸油处理后即成为湿式纸滤芯，其主要优点是使用寿命长、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。 1—滤芯 2—滤清器外壳 3—滤清器盖 4—蝶形螺母 5—进气导流管 6—金属网 7—打褶滤纸 8—滤芯下密封面 9—滤芯上密封面

2.油浴式空气滤清器 • 油浴式空气滤清器用于多尘条件下工作的发动机上，滤芯清洗后可以重复使用。 • 1—空气滤清器外壳 2—滤芯 3—密封圈 4—滤清器盖 5—蝶形螺母

3.离心式及复合式空气滤清器 • 离心式空气滤清器多用于大型载货汽车上，在许多自卸车或矿山用汽车上还使用离心式与纸滤芯式相结合的复合式空气滤清器。 • 1—卡簧 2—纸滤芯 3—滤清器上盖 4—蝶形螺母 5—密封垫 6、9、13—密封圈 7—上体 8—出气口 10—进气口 11—旋流管 12—下体 14—集灰盘 15—卡箍 16—旋流管螺旋导向面

进气支管 • 一、进气支管结构 • 进气支管是指节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。进气支管必须将空气与燃油的混合气或纯净空气尽可能均匀地分配到各个气缸，因此进气支管的长度应尽量相等。 • 二、进气支管加热： • 节气门体燃油喷射式发动机进气支管的温度很重要，应对进气进行加热。如图所示。 • 三、采用谐振腔或动力腔的进气装置： • 四、可变进气装置：

可保证－30℃顺利起动，当水温达到65℃时，电路被位于水套中的热敏开关断开，停止加热。可保证－30℃顺利起动，当水温达到65℃时，电路被位于水套中的热敏开关断开，停止加热。

谐振进气系统 • 在进气管旁设置与进气管相通的谐振腔，提高进气效率。 • 1-进气导流管 2-副谐振室 3-空气滤清器 4-空气流量计 5-主谐振室 6-进气歧管

动力腔 • 1—空气滤清器 2—空气流量计 3—进气管 4—动力腔

四、可变进气装置 • 现代轿车发动机上广泛采用可变进气装置、可变排气装置、可变增压装置、可变喷油装置等可变技术，以解决发动机高速时的动力性与中、小负荷时经济性变差及低速时转矩降低的矛盾。其中可变进气装置由于结构简单、效果显著，应用最为广泛。 • 可变进气装置除可变配气定时、可变气门定时及升程，以及可变多气门分段工作装置外，还有一种可变进气支管的可变进气装置。 • 可变进气支管主要有以下两种形式： • 1.可变长度进气支管： • 2.可变双通道进气支管：

1.可变长度进气支管 • 这种可变进气装置能根据发动机转速和负荷的变化而自动改变进气支管的有效长度。 • 1—空气滤清器 2—节气门 3—转换阀 4—转换阀控制机构 5—发动机电控单元

2.可变双通道进气支管 • 1—短进气通道 2—旋转阀 3—长进气通道 4—喷油器 5—进气道 6—进气门

排气支管 • 排气支管的形状十分重要。为了防止各缸排气相互干扰和排气倒流，并利用排气惯性降低排气阻力，应将排气支管做得长些且各缸支管应相互独立、长度相等。铸铁排气支管(捷达轿车)

消声器 • 汽车的排气噪声是行车噪声的主要组成部分。世界各国对各种车辆产生的噪声极限值都有严格的规定，如欧共体规定，轿车为77dB，载货汽车为84dB等，因此需减小排气噪声。中国规定轿车82dB，卡车84～89dB。 • 排气消声器的功用就是降低排气噪声并消除废气中的火星及火焰。 • 1.吸收式消声器： • 2.反射式消声器： • 3.组合式消声器：

第二节：排气净化装置 • 排气净化装置主要有催化转换器、废气再循环装置、柴油机微粒过滤器、恒温进气装置、二次空气喷射装置等排气净化装置，有效地降低了污染物的排放。

一、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转换成对人体无害气体的一种排气净化装置，又称为催化净化转换器。 • 1.催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器两种类型。 • 2.催化转换器有两种结构形式：颗粒型和整体型，如图所示。 • 3.催化转换器的使用条件：

氧化催化转换器 • 氧化催化转换器在金属铂、钯或铑等催化剂的作用下，可将排气中的CO和HC氧化成C02和H20，因此这种催化转换器也称做二元催化转换器。使用时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 • 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(02)，而CO和HC在还原反应中被氧化为C02和H20。当同时采用两种转换器时，常把两者放在同一个转换器壳内，且把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进行氧化反应。

催化转换器结构 • a)颗粒型催化转换器(凯迪拉克) b)整体型催化转换器(克莱斯勒) • 1—陶瓷小球保持架 2—内壳 3—隔热层 4—外壳 5—填料孔螺塞 6—陶瓷小球 7—分流器 8—金属网 9—带蜂窝状小孔的陶瓷块

二、废气再循环装置 • 废气再循环(EGR)是指把发动机排出的部分废气送回到进气支管，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C02，而C02不能燃烧却能吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度降低，从而减少了NOX的生成量。废气再循环是净化排气中NOX的主要方法。 • NOX产生有两个条件（EGR阀工作的条件）：一是高温；二是多氧。废气再循环装置是闭环控制系统，电控单元接收了转速(SP)、节气门开度(TPS)、水温(CTS)和氧传感器(OX)的反馈信号，即可确定EGR阀投入工作的时刻。 • 结构组成及工作原理如图所示。

结构组成及工作原理 （1）低温、低速时不投入工作（2）高速、中等负荷时投入工作（3）大负荷时不投入工作 • 1-电控单元 2-EGR阀 3-真空电磁阀(VSV) 4-三元催化器 5-氧传感器 6-水温传感器

三、柴油机微粒过滤器 • 微粒是柴油机排放的主要污染物，对其净化通常采用过滤的方法。 • 1—排气支管 2—燃油 3—电热塞 4—滤芯 5—燃烧器 6—喷油器

第三节：强制式曲轴箱通风装置 • 现代汽车发动机采用的强制式曲轴箱通风装置就是防止曲轴箱气体排放到大气中的净化装置。 • 结构组成及工作原理。

结构组成 • 1—空气滤清器 2—空气软管 3—新鲜空气 4—曲轴箱气体 5—气缸盖罩 6—PCV阀 7—曲轴箱气体软管

第四节汽油蒸发控制装置 • 汽油箱和化油器浮子室中的汽油随时都在汽化蒸发，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，造成环境污染。汽油蒸发控制系统的功用就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，消除HC从汽油箱和化油器浮子室向大气的排放。 • 典型的汽油蒸发控制装置如图所示。

第五节发动机增压 • 发动机增压就是将空气预先压缩然后再供入气缸，以提高空气密度，增加进气量。增压后的发动机进气量增加，可相应地增加循环供油量，从而可以增加发动机功率。同时，增压还可以提高燃油经济性，改善发动机排放。 • 一、增压有方式机械增压、涡轮增压和气波增压三种。 • 二、采用增压技术的发动机进行的调整措施：

1.机械增压 • 机械增压能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，低速增压效果更好，机械增压器与发动机容易匹配，结构比较紧凑。但驱动增压器需消耗发动机功率，燃油消耗率比非增压发动机略高。 • 1—曲轴 2—齿轮增速器 3—增压器(罗茨式压气机) 4—进气管 5—排气管 6—齿形传动带 7—蓄电池 8—开关 9—电磁离合器

2.涡轮增压 • 1.涡轮增压系统： • 涡轮增压系统分为单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。如图所示为双涡轮增压系统。 • 2.涡轮增压器工作原理： • 如图所示为东风汽车公司生产的康明斯6BT车用柴油机上采用的国产联信TB34型涡轮增压器的结构外形图。 • 工作原理如图所示。

1—空气滤清器 2—进气旁通阀 3—中冷器 4—谐振室 5—增压压力传感器 6—进气管 7—喷油器 8—花塞 9—涡轮增压器 10—排气旁通阀 11—排气管 12—排气旁通阀控制装置

二、采用增压技术的发动机进行的调整措施： • 1. 电控技术的应用，可以有效地对汽油机增压系统进行爆燃、放气和排放的控制。 • 2.利用爆燃传感器，应用点火提前角自适应控制，克服由于增压而增加的爆燃倾向。同时，降低压缩比。 • 3.对增压后的空气进行中间冷却。对增压空气实施中冷，对提高功率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃都十分有利。 • 4.采用增压压力调节装置。 • 涡轮增压器如要保证低速时大转矩和良好的加速性，在高转速时，增压压力将会过高，使汽油机热负荷过大并发生爆燃，因此必须采用进、排气旁通阀或放气阀等增压压力调节装置，以控制增压压力。

思考题 • 1．空气滤清器有哪几种结构形式？其各有何特点？ • 2．进气装置中采用谐振腔或动力腔的作用是什么？ • 3．可变进气装置主要有哪几种形式？ • 4．一台六缸发动机，哪几个气缸的排气歧管汇合在一起能较好地消除排气干扰现象？ • 5．催化转换器对排气是如何净化的？ • 6．在什么情况下不进行废气再循环，为什么？ • 7．PCV阀堵塞会有什么后果？ • 8．何谓增压？增压有哪几种方式？各有何优缺点？

第七章 进、排气装置及汽车排放净化装置