汽车构造-第六章1.ppt

第六章 发动机有害排放物 的控制系统第一节 排气净化装置 排气对大气的污染 程 重 汽车公害 噪声对环境的危害电器设备对无线电广播及电视的电波干扰 度 轻 仅涉及发动机的机外净化装置，有： （1）恒温进气空气滤清器 （2）二次空气喷射系统 （3）催化转换器 （4）排气再循环系统 （5）曲轴箱通风及汽油蒸发控制系统 一、发动机的有害排放物从排气管排出废气（主要成分：CO,HC,NOx,SO2,铅化 合物，碳烟） 排污来源 窜气：即从活塞与气缸间间隙漏出，再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体（主要成分：HC）从油箱、化油器、浮子室及油泵接头等处蒸发出的汽油蒸气 （主要成分：HC）主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧 化合物（NOx）和微粒排放 （1）一氧化碳（CO）：碳氢燃料的不完全产物，人 吸入后将降低血液吸收和运送氧气的能力汽油机：因混合气较浓造成，所以须改善其雾化质 量并使各缸分配均匀，以便尽可能采用较稀混合气 柴油机：因燃烧室局部缺氧或温度低而形成，所以 应组织良好的空气燃油混合。

（2）碳氢化合物（HC）：包括未燃和未完全燃烧的 燃油和润滑油蒸汽汽油机低温缸壁的冷却作用使火焰消失；电火花微 弱，不能点燃混合气；进排气门重叠期间新鲜混合 气泄漏；曲轴箱窜气和燃油蒸发柴油机因混合气形成条件不良或T过低而致3）氮氧化合物（NOx）：燃烧室内高温富氧环境中 的产物HC和NOx在阳光照射下形成光化学烟雾，其主要生 成物是臭氧，具有强烈氧化性，对人类、环境危害 极大 （4）微粒排放：主要指柴油机排气中的碳烟，其表面 吸附的可融性有机物对人的呼吸道有害柴油机中碳烟是燃料分子在局部高温缺氧处裂解和 聚合形成，其随混合气浓度↗而↗，所以应改善混合 气质量，并使其尽量不在超负荷下运转 二、解决途径 1. 研制无污染或低污染动力源 2. 对现有发动机排污进行净化① 机内净化：改善混合气品质和燃烧状况，以 抑制有害气体产生② 机外净化：设在外部附加装置使排出废气净 化 3. 新型汽车动力源⑴ 电动汽车：蓄电池—电动机组，完全无排污⑵ 氢气发动机：无CO和HC，但大负荷工况时 NOx排量激增⑶ 燃气轮机：排出HC和CO较少，NOx排量虽大 ，但易控制⑷ 三角活塞旋转式：因缸内燃烧T低而NOx排出 量少，且CO和HC可用机外净化处理二、恒温进气空气滤清器也称进气温度自动调节式空气滤清器（增加一套 空气加热和控制装置）。

多用于化油器式或节气门 体汽油喷射式发动机上 为什么要进行进气温度调节？当发动机冷起动后，在怠速或小节气门开度下工 作时，化油器供给浓混合气，燃烧不完全，发动机 排气中CO和HC较多恒温进气空气滤清器的作用 就是当发动机冷起动后，向发动机供给热空气，这 样，化油器即使供给浓混合气，热空气也能保证燃 油充分汽化和燃烧，从而既减少了CO和HC排放， 又能使发动机在低温下稳定工作当发动机工作温 度升高后，恒温进气空气滤清器向发动机供给环境 温度的空气恒温进气 空气滤清器的 结构见图6-1 、图6-2所示 进气管真 空度作用在真 空控制膜盒7 上，控制控制 阀8开大或关 小）进气管真空度是如何作用到真空控制膜盒上的呢？见图6-3所示的恒温进气空气滤清器的工作原理示意图双金属进气温度传感器4在环境温度低于30C开启，进气管真 空度经真空软管6作用到真空控制膜盒1，并吸引膜片2克服弹簧3弹 力向上，通过连杆带动控制阀9将进气导流管10关闭此时，热空 气管7打开，被排气支管8加热的热空气进入空气滤清器（图6-3a）当汽车前罩下的环境温度在30~53 C之间时，进气温度传感器 部分地开启通气阀，使进气管真空度只有一部分传送到控制膜盒。

控制阀部分地开启进气导流管，热空气管也部分地开启因此，部 分冷空气和热空气供入发动机，使进气温度基本恒定见图6-3（b ）所示当环境温度超过53 C后，双金属进气温度传感器将通气阀关闭 ，真空软管与膜盒隔断，膜片弹簧力使控制阀关闭热空气管，将进 气导流管完全打开，供入发动机的全部是环境空气见图6-3（c） 所示 三、二次空气喷射系统二次空气喷射系统的主要功用是在冷起动时由ECU根据发动机 温度，控制来自空气泵的新鲜空气喷入排气歧管或三元催化转换器 中，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），以控制尾气中CO和HC 成分，同时，加快三元催化 转换器的升温过程二次空气喷射系统 主要由空气泵、内部 开关阀和单向阀等组 成空气泵通常由发 动机驱动，单向阀的 功用是防止废气返回 空气泵当接通发动机点火开关后，电源电压便施加在旁通阀2和分流阀 7的电磁线圈上，电脑通过对每个绕组提供接地而使线圈通电当发动机起动后，电脑不使旁通阀2和分流阀7的电磁线圈通电 ，于是，旁通阀2和分流阀7的真空割断，此时，空气泵1送出的空气 经旁通阀进入大气，这种状态称为起动工作状态，其持续时间的长 短决定于发动机的温度。

如果发动机的温度很低，起动工作状态的 持续时间较长发动机在预热期间，在发动机温度超过20 C时，电脑使旁通阀 和分流阀的电磁线圈通电，这时，进气管真空度传送到旁通阀和分 流阀，空气泵送出的空气经旁通阀流入分流阀，再由分流阀流入空 气分配管，最后由空气喷管喷入排气歧管当发动机在正常的冷却液温度下工作时，电脑只使旁通阀电磁线圈通电，而不使分流阀电磁线圈通电因此，空气泵送 出的空气经旁通阀进入分流阀，再经分流阀进入氧化催化转换 器四、催化转换器催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气 管中其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯或铑）的作用 将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的正常气体催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器氧化转 换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元催 化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂三元催化转换器可以同时降低CO、HC和NOx的排放它 可以以排气中的CO和HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2 ）和氧气（O2），而CO和HC则被氧化为CO2和H2O当空燃 比在理论空燃比附近时，氧化-还原反应达到平衡， CO、HC 和NOx的排放同时达到最低。

如果在三元催化转换器之后再连接一个氧化催化转换器， 排气管中未被氧化的CO和HC继续与供入的二次空气进行氧化 反应，进一步降低CO和HC排放1）催化转换器不能使用加铅汽油，会使催化剂失效； （2）催化转 换器仅在温度 超过350C才 起作用，因此 ，催化转换器 都安装在温度 较高的排气歧 管后面附近； （3）混合气 空燃比必须在 14.7附近五、废气再循环（EGR：Exhaust Gas Return）系统废气再循环是指把发动机排出的部分废气送回到进气管 中，并与新鲜混合气一起进入气缸由于废气中含有大量的 CO2，不参与燃烧，却吸收了大量的热，因此，降低了最高 燃烧温度，又使混合气中氧的成份降低，从而减少了NOx排 放废气再循环使发动机动力性能和经济性能下降，尤其是 废气再循环过多，会影响发动机怠速、低转速小负荷和暖机 工况的运转稳定性，因此，须根据发动机工况的变化控制废 气再循环率（参与废气再循环的废气比例）现代轿车发动机排气再循环（EGR）系统由电脑控制， 主要由废气再循环阀（EGR阀）控制废气再循环的废气量 而EGR阀的开度大小由电磁阀和真空调节阀控制作用在EGR 阀上真空膜片室内的进气管真空度大小，改变膜片的位置， 就改变了EGR阀的开度大小，从而改变了废气再循环的废气 量。

上图是装有排气背压修正阀（真空调节阀7）的EGR排气再循 环系统在EGR（真空）电磁阀6与EGR控制阀8之间的真空管路中 装有一背压修正阀（真空调节阀7） 其功用是根据排气歧管中的 背压（即根据进气管真空度的变化或节气门开度的大小，因为发动 机负荷大时，排气歧管背压高），附加控制排气再循环当发动机小负荷工况时，排气背压低，背压修正阀保持EGR阀 处于关闭状态，不进行排气再循环；只有在发动机负荷增大，排气 歧管背压增大时，背压修正阀才允许EGR阀打开，进行废气再循环 排气歧管的背压通过管路作用在背压修正阀的背压气室下方当 发动机处于小负荷工况时，排气背压低，在阀门弹簧的作用下去，气 室膜片向下移动，使修正阀门关闭真空气道此时，EGR阀在其阀门 弹簧作用下保持关闭，因而不进行废气再循环当发动机负荷增大，排气歧管背压升高时，修正阀背压气室下方 的背压升高，使膜片克服阀门弹簧弹力向上运动，将修正阀门打开 由EGR电磁阀控制的真空通过背压修正阀而进入EGR控制阀上方真空 气室，将EGR阀吸开，排气再循环通道打开，排气进行再循环 EGR电磁阀受ECU控制ECU通过发动机转速信号、进气压力信号、水温信号、空气流 量信号等，通过控 制电磁阀开度，来 控制进入EGR控制 阀上方膜片室内的 真空度，从而控制 EGR控制阀的开度 ，改变废气参与再 循环的排气量。

第二节 强制式曲轴箱通风系统 发动机工作时，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；当发动机在低温下运行时， 还可能有液态燃油漏入曲轴箱内，这将导致润滑油变质 ，造成机件腐蚀或锈蚀，并且HC等气体对大气环境的 污染强制式曲轴箱通风装置就是防止曲轴箱内碳氢燃料 蒸汽和燃烧产物排放到大气中的净化装置强制式曲轴箱通风装置最重要的控制元件是PCV阀 ，其功用是根据发动机工况的变化自动调节进入气缸的 曲轴箱内气体的数量因此，强制式曲轴箱通风装置又 称为PCV系统PCV阀堵塞，会造成 曲轴箱通风不畅； PCV软管漏气，会造 成发动机怠速不稳 ；若气缸的密封性 能良好，PCV系统应 该使曲轴箱内的压 力略低于大气压力 （才能形成强制通 风的作用）P206 图 6 —101、发动机不工作时PCV阀的开度当发动机不工作时，PCV阀中的弹簧2将其中的锥形阀3压 在阀座4上，关闭了曲轴箱与进气管的通路 2、发动机在怠速或减速时PCV阀的开度在怠速或减速时，进气管真空度很大，克服弹簧力把锥形 阀高高举起，这时锥形阀3与PCV阀体1之间只有很小的缝 隙此时，窜入曲轴箱的气体也很少 3、部分节气门开度时PCV阀的开度进气管真空度比怠速时小，在弹簧的作用下锥形阀3与PCV 阀体1之间的缝隙增大。

由于窜入曲轴箱的气体较怠速时多 ，所以需要较大的PCV阀开度 4、发动机在大负荷工作时PCV阀的开度节气门全开，进气管真空度较小，弹簧将锥形阀3进一步下 压，使PCV阀的开度达到最大此时，将产生更多的曲轴 箱气体，必须使PCV阀开度最大5、进气管回火时PCV阀的开度如果进气管发生回火，进气管压力增大，锥形阀落在阀座上， 如同发动机不工作时一样，以防止回火窜入曲轴箱引起爆炸 6、如果气缸或活塞严重磨损，将会有更多气体窜入曲轴箱，引起 曲轴箱压力异常升高，部分曲轴箱气体从空气滤清器处反喷第三节 汽油蒸发控制系统 汽油蒸发（EVAP）排放控制系统的作用是防止燃油箱和化油器浮子 室内的燃油蒸发（HC化合物）排入大气造成污染方法是将这些汽油蒸 气收集和储存在活性炭罐内，在发动机工作时再将其送入气缸烧掉 发动机停机后，燃油蒸气进入炭罐，被活性炭 吸附发动机起动后，进气管真空度经真空软管10 传送到限流阀8，膜片上移并将限流孔开启，新鲜 空气自炭罐底部向上流过炭罐，与吸附在活性炭 表面的汽油蒸气，经限流孔和汽油蒸气管9进入进 气歧管炭罐顶部的限流阀8的作用是用来控制进入进 气歧管的汽油蒸气和空气数量。

怠速时，传送到 膜片上方的真空度很小图6 燃油蒸发（EVAP）控制系统 1-汽油箱 2-燃油泵 3-蒸发阀 4-双通阀 5-碳 罐 6-EVAP控制电磁阀 7-。