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          六(3)、排氣凈化裝置

             2011-03-30 1209
          核心提示:

          第三節(jié) 排氣凈化裝置

          隨著汽車保有量的與日俱增,汽車排氣對(duì)人類健康的危害及對(duì)環(huán)境的污染也日甚一日。對(duì)此,世界各國都制定了相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),以期把汽車有害排放物控制在較低的水平。為了滿足排放標(biāo)準(zhǔn),必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行凈化。近幾年來,汽車界開發(fā)和創(chuàng)制出許多凈化排氣的新技術(shù)和新裝置。

          一、發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物

          以活塞式內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車是城市大氣的主要污染源之一。汽車排放的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化合物(NO)和微粒。CO是燃油的不完全燃燒產(chǎn)物,是一種無色、無臭、無味的氣體。它與血液中血紅素的親和力是氧氣的300倍,因此當(dāng)人吸入CO后,血液吸收和運(yùn)送氧的能力降低,導(dǎo)致頭暈、頭痛等中毒癥狀。當(dāng)吸入含容積濃度為0.3%的CO氣體時(shí),可致人于死亡。NO主要是指NO和NO,產(chǎn)生于燃燒室內(nèi)高溫富氧的環(huán)境中。空氣中NO濃度在10~20ppm時(shí)可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。當(dāng)NO超過500ppm時(shí),幾分鐘可使人出現(xiàn)肺氣腫而死亡。

          二、恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)

          恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)也稱進(jìn)氣溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它是由空氣加熱裝置(又稱熱爐)和安裝在空氣濾清器進(jìn)氣導(dǎo)流管上的控制裝置構(gòu)成的恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)多用于化油器式或節(jié)氣門體噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)上。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后,在怠速或小節(jié)氣門開度下工作時(shí),由于溫度低,須供給發(fā)動(dòng)機(jī)濃混合氣以保持其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。但濃混合氣燃燒不完全,排氣中CO和HC較多。若供給稀混合氣,雖然可以減少有害氣體的排放,但在低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后,向發(fā)動(dòng)機(jī)供給熱空氣,這時(shí)即使供給的是稀混合氣,熱空氣也能促使汽油充分汽化和燃燒,從而減少了CO和HC的排放,又改善了發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高后,恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)供給未經(jīng)加熱的環(huán)境空氣。

          三、二次空氣噴射系統(tǒng)

          很多汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝有二次空氣噴射系統(tǒng)。雖然二次空氣噴射系統(tǒng)有各種各樣的結(jié)構(gòu),但其功用基本相同,即利用空氣泵將新鮮空氣經(jīng)空氣噴管噴入排氣道或催化轉(zhuǎn)換器,使排氣中的CO和HC進(jìn)一步氧化或燃燒成為二氧化碳(CO)和水(HO)。

          四、催化轉(zhuǎn)換器

          催化轉(zhuǎn)換器是利用催化劑的作用將排氣中的CO、HC和NOx轉(zhuǎn)換為對(duì)人體無害的氣體的一種排氣凈化裝置,也稱作催化凈化轉(zhuǎn)換器。金屬鉑、鈀或銠均可作催化劑。在化學(xué)反應(yīng)過程中,催化劑只促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行,不是反應(yīng)物的一部分。

          催化轉(zhuǎn)換器有氧化催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器。氧化催化轉(zhuǎn)換器只將排氣中的CO和HC氧化為CO和HO,因此這種催化轉(zhuǎn)換器也稱做二元催化轉(zhuǎn)換器。必須向氧化催化轉(zhuǎn)換器供給二次空氣作為氧化劑,才能使其有效地工作。三元催化轉(zhuǎn)換器可同時(shí)減少CO、HC和NOx的排放,它以排氣中的CO和HC作為還原劑,把NO還原為氮(N)和氧(O),而CO和HC在還原反應(yīng)中被氧化為CO和HO。當(dāng)同時(shí)采用兩種轉(zhuǎn)換器時(shí),通常把兩者放在同一個(gè)轉(zhuǎn)換器外殼內(nèi),而且三元催化轉(zhuǎn)換器置于氧化催化轉(zhuǎn)換器前面。排氣經(jīng)過三元催化轉(zhuǎn)換器之后,部分未被氧化的CO和HC繼續(xù)在氧化催化轉(zhuǎn)換器中與供入的二次空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)。

          五、柴油機(jī)微粒過濾器

              微粒是柴油機(jī)排放的突出問題。對(duì)車用柴油機(jī)排氣微粒的處理,主要采用過濾法。微粒過濾器的濾芯由多孔陶瓷制造,它有較高的過濾效率。排氣穿過多孔陶瓷濾芯進(jìn)入排氣管,而微粒則滯留在濾芯上。過濾器工作一段時(shí)間后,需及時(shí)清除積存在濾芯上的微粒,以恢復(fù)過濾器的工作能力和減小排氣阻力。為此,在過濾器入口處設(shè)置一個(gè)燃燒器,通過噴油器向燃燒器內(nèi)噴入少量燃油,并供入二次空氣,利用火花塞或電熱塞將其點(diǎn)燃,將滯留在濾芯上的微粒燒掉。

          六、排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)

          排氣再循環(huán)是指把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的部分廢氣回送到進(jìn)氣歧管,并與新鮮混合氣一起再次進(jìn)入氣缸。由于廢氣中含有大量的CO2,而CO2不能燃燒卻吸收大量的熱,使氣缸中混合氣的燃燒溫度降低,從而減少了NOx的生成量。排氣再循環(huán)是凈化排氣中NOx的主要方法。在新鮮的混合氣中摻入廢氣之后,混合氣的熱值降低,致使發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率下降。為了作到既能減少NOx的排放,又能保持發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性,必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況對(duì)再循環(huán)的廢氣量加以控制。NOx的生成量隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增大而增多,因此,再循環(huán)的廢氣量也應(yīng)隨負(fù)荷而增加。在暖機(jī)期間或怠速時(shí),NOx生成量不多,為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,不進(jìn)行排氣再循環(huán)。在全負(fù)荷或高轉(zhuǎn)速下工作時(shí),為了使發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的動(dòng)力性,也不進(jìn)行排氣再循環(huán)。

          1.真空直接控制EGR閥

          2.正背壓EGR閥

          3.電子控制EGR閥

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