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1、第 六 章發(fā) 動 機 有 害 排 放 物 的 控 制 排 氣 凈 化 裝 置僅 涉 及 發(fā) 動 機 的 機 外 凈 化 裝 置 ， 有 ：（ 1） 恒 溫 進 氣 空 氣 濾 清 器（ 2） 二 次 空 氣 噴 射 系 統(tǒng)（ 3） 催 化 轉 換 器（ 4） 排 氣 再 循 環(huán) 系 統(tǒng)（ 5） 曲 軸 箱 通 風 及 汽 油 蒸 發(fā) 控 制 系 統(tǒng) H C和 NOx在 陽 光 照 射 下 形 成 光 化 學 煙 霧 ， 其 主 要 生 成 物 是 臭 氧 ，具 有 強 烈 氧 化 性 ， 對 人 類 、 環(huán) 境 危 害 極 大 。（ 4） 微 粒 排 放 ： 主 要 指 柴 油 機 排 氣 中
2、 的 碳 煙 ， 其 表 面 吸 附 的 可 融 性有 機 物 對 人 的 呼 吸 道 有 害 。發(fā) 動 機 的 有 害 排 放 物 ：主 要 有 一 氧 化 碳 （ CO） 、 碳 氫 化 合 物 （ H C） 、 氮 氧 化 合 物 （ NOx） 和微 粒 排 放 。（ 1） 一 氧 化 碳 （ CO） ： 碳 氫 燃 料 的 不 完 全 產 物 ， 人 吸 入 后 將 降 低血 液 吸 收 和 運 送 氧 氣 的 能 力 。（ 2） 碳 氫 化 合 物 （ H C） ： 包 括 未 燃 和 未 完 全 燃 燒 的 燃 油 和 潤 滑 油蒸 汽 。（ 3） 氮 氧 化 合 物 （ NOx）
3、 ： 燃 燒 室 內 高 溫 富 氧 環(huán) 境 中 的 產 物 。 （ 1） 恒 溫 進 氣 空 氣 濾 清 器 也 稱 進 氣 溫 度 自 動 調 節(jié) 式 空 氣 濾 清 器 （ 增 加 一 套 空 氣 加 熱 和 控 制 裝 置 ） 。多 用 于 化 油 器 式 或 節(jié) 氣 門 體 汽 油 噴 射 式 發(fā) 動 機 上 。 為 什 么 要 進 行 進 氣 溫 度 調 節(jié) ？ 當 發(fā) 動 機 冷 起 動 后 ， 在 怠 速 或小 節(jié) 氣 門 開 度 下 工 作 時 ， 化 油 器 供給 濃 混 合 氣 ， 燃 燒 不 完 全 ， 發(fā) 動 機排 氣 中 CO和 HC較 多 。 恒 溫 進 氣 空氣
4、 濾 清 器 的 作 用 就 是 當 發(fā) 動 機 冷 起動 后 ， 向 發(fā) 動 機 供 給 熱 空 氣 ， 這 樣 ，化 油 器 即 使 供 給 稀 混 合 氣 ， 熱 空 氣也 能 保 證 燃 油 充 分 汽 化 和 燃 燒 ， 從 而 既 減 少 了 CO和 HC排 放 ， 又 能 使發(fā) 動 機 在 低 溫 下 穩(wěn) 定 工 作 。 當 發(fā) 動機 工 作 溫 度 升 高 后 ， 恒 溫 進 氣 空 氣濾 清 器 向 發(fā) 動 機 供 給 環(huán) 境 溫 度 的 空氣 。 進 氣 管 真 空 度 是 如 何 作 用 到 真 空 控 制 膜 盒 上 的 呢 ？ 見 圖 所 示 的 恒 溫 進 氣 空氣
5、 濾 清 器 的 工 作 原 理 示 意 圖 。 雙 金 屬 進 氣 溫 度 傳 感 器 4在 環(huán) 境 溫 度 低 于 30C開 啟 ， 進 氣 管 真 空 度 經 真 空 軟管 6作 用 到 真 空 控 制 膜 盒 1， 并 吸 引 膜 片 2克 服 彈 簧 3彈 力 向 上 ， 通 過 連 桿 帶 動 控制 閥 9將 進 氣 導 流 管 10關 閉 。 此 時 ， 熱 空 氣 管 7打 開 ， 被 排 氣 支 管 8加 熱 的 熱 空氣 進 入 空 氣 濾 清 器 。 熱 空 氣 當 汽 車 前 罩 下 的 環(huán) 境 溫 度 在 30 C 53 C之 間 時 ， 進 氣 溫 度 傳 感 器
6、部 分 地 開啟 通 氣 閥 ， 使 進 氣 管 真 空 度 只 有 一 部 分 傳 送 到 控 制 膜 盒 。 控 制 閥 部 分 地 開 啟 進氣 導 流 管 ， 熱 空 氣 管 也 部 分 地 開 啟 。 因 此 ， 部 分 冷 空 氣 和 熱 空 氣 供 入 發(fā) 動 機 ，使 進 氣 溫 度 基 本 恒 定 。 見 圖 （ b） 所 示 。 當 環(huán) 境 溫 度 超 過 53 C后 ， 雙 金 屬 進 氣 溫 度 傳 感 器 將 通 氣 閥 關 閉 ， 真 空 軟 管與 膜 盒 隔 斷 ， 膜 片 彈 簧 力 使 控 制 閥 關 閉 熱 空 氣 管 ， 將 進 氣 導 流 管 完 全 打
7、 開 ， 供入 發(fā) 動 機 的 全 部 是 環(huán) 境 空 氣 。 見 圖 （ c） 所 示 。 （ 2） 二 次 空 氣 噴 射 系 統(tǒng) 二 次 空 氣 噴 射 系 統(tǒng) 的 主 要 功 用 是 在 冷 起 動 時 由 ECU根 據 發(fā) 動 機溫 度 ， 控 制 來 自 空 氣 泵 的 新 鮮 空 氣 噴 入 排 氣 歧 管 或 三 元 催 化 轉 換 器 中 ，使 排 氣 中 的 CO和 H C進 一 步 氧 化 或 燃 燒 成 為 二 氧 化 碳 （ CO2） 和 水（ H 2O） ， 以 控 制 尾 氣 中 CO和 H C 成 分 ， 同 時 ， 加 快 三 元 催 化 轉 換器 的 升 溫
8、 過 程 。 二 次 空 氣 噴 射 系統(tǒng) 主 要 由 空 氣 泵 、 內部 開 關 閥 和 單 向 閥 等組 成 。 空 氣 泵 通 常 由發(fā) 動 機 帶 驅 動 ， 單 向閥 的 功 用 是 防 止 廢 氣返 回 空 氣 泵 。 （ 3） 催 化 轉 換 器 催 化 轉 換 器 安 裝 在 排 氣 歧 管 之 后 、 排 氣 消 聲 器 之 前 的 排 氣 管 中 。 其作 用 是 利 用 催 化 劑 （ 通 常 是 金 屬 鉑 、 鈀 或 銠 ） 的 作 用 將 排 氣 中 的 CO、H C和 NOx轉 換 為 對 人 體 無 害 的 正 常 氣 體 。 催 化 轉 換 器 有 氧 化
9、催 化 轉 換 器 和 三 元 催 化 轉 換 器 。 氧 化 轉 換 器 只 將 排 氣中 的 CO、 H C氧 化 成 CO2和 H 2O， 又 稱 為 二 元 催 化 轉 換 器 ， 必 須 提 供 二 次 空氣 作 為 氧 化 劑 。 三 元 催 化 轉 換 器 可 以 同 時 降 低 CO、 H C和 NOx的 排 放 。 它 可以 以 排 氣 中 的 CO和 H C作 為 還 原 劑 ， 將 Nox還 原 成 氮 氣 （ N2） 和 氧 氣 （ O2） ，而 CO和 H C則 被 氧 化 為 CO 2和 H 2O。 當 空 燃 比 在 理 論 空 燃 比 （ 14.7） 附 近 時
10、 ，氧 化 -還 原 反 應 達 到 平 衡 ， CO、 H C和 NOx的 排 放 同 時 達 到 最 低 。 如 果 在 三 元 催 化 轉 換 器 之 后 再 連 接 一 個 氧 化 催 化 轉 換 器 ， 排 氣 管 中 未 被氧 化 的 CO和 H C繼 續(xù) 與 供 入 的 二 次 空 氣 進 行 氧 化 反 應 ， 進 一 步 降 低 CO和H C排 放 。 （ 1） 催 化 轉 換 器 不 能 使 用 加 鉛 汽 油 ， 會 使 催 化 劑 失 效 ；（ 2） 催 化 轉 換 器 僅 在 溫 度 超 過 350C才 起 作 用 ， 因 此 ， 催 化 轉 換 器都 安 裝 在 溫
11、 度 較 高 的 排 氣 歧 管 后 面 附 近 ；（ 3） 混 合 氣 空 燃 比 必 須 在 14.7附 近 。 混 合 氣 過 濃 或 氣 缸 缺 火 ， 都 會使 轉 換 器 過 熱 。注意事項 （ 4） 廢 氣 再 循 環(huán) （ EG R） 系 統(tǒng) 廢 氣 再 循 環(huán) 是 指 把 發(fā) 動 機 排 出 的 部 分 廢 氣 回 送 到 進 氣 管 ， 并 與 新 鮮 混 合氣 一 起 進 入 氣 缸 。 由 于 廢 氣 中 含 有 大 量 的 CO2， 不 參 與 燃 燒 ， 卻 吸 收 了 大 量 的熱 ， 因 此 ， 降 低 了 最 高 燃 燒 溫 度 ， 又 使 混 合 氣 中 氧
12、的 成 份 降 低 ， 因 此 減 少 了NOx排 放 。 廢 氣 再 循 環(huán) 使 發(fā) 動 機 動 力 性 能 和 經 濟 性 能 下 降 ， 尤 其 是 廢 氣 再 循 環(huán) 過 多 ，會 影 響 發(fā) 動 機 怠 速 、 低 轉 速 小 負 荷 、 暖 機 工 況 的 運 轉 穩(wěn) 定 性 ， 因 此 ， 必 須 根 據發(fā) 動 機 工 況 的 變 化 控 制 廢 氣 再 循 環(huán) 率 （ 參 與 廢 氣 再 循 環(huán) 的 廢 氣 比 例 ） 。 現(xiàn) 代 轎 車 發(fā) 動 機 排 氣 再 循 環(huán) （ EG R） 系 統(tǒng) 由 電 腦 控 制 ， 主 要 由 廢 氣 再 循 環(huán)閥 （ EG R閥 ） 控 制
13、 廢 氣 再 循 環(huán) 的 廢 氣 量 。 而 EG R閥 的 開 度 大 小 由 電 磁 閥 和 真空 調 節(jié) 閥 控 制 作 用 在 EG R閥 上 真 空 膜 片 室 內 的 進 氣 管 真 空 度 大 小 ， 改 變 膜 片 的位 置 ， 就 改 變 了 EG R閥 的 開 度 大 小 ， 從 而 改 變 了 廢 氣 再 循 環(huán) 的 廢 氣 量 。 廢 氣 廢 氣 來 自 節(jié) 氣 門 上 方 的 真 空 度 原 因 ：1、 汽 油 蒸 汽 冷 凝 稀 釋 機 油 機 油 變 質2、 廢 氣 中 二 氧 化 硫 遇 水 亞 硫 酸 遇 氧 硫 酸 機 件 腐 蝕3、 廢 氣 進 入 曲 軸
14、 箱 壓 力 增 大 機 油 泄 露（ 5） 曲 軸 箱 通 風 及 汽 油 蒸 發(fā) 控 制 系 統(tǒng) 發(fā) 動 機 工 作 時 ， 有 部 分 可 燃 混 合 氣 和 燃 燒 產 物 經 活 塞 環(huán) 由 氣 缸 竄 入 曲 軸 箱 內 。 當 發(fā) 動機 在 低 溫 下 運 行 時 ， 還 可 能 有 液 態(tài) 燃 油 漏 入 曲 軸 箱 內 。 這 將 導 致 潤 滑 油 變 質 ， 造 成 機 件腐 蝕 或 銹 蝕 ， 并 且 對 大 氣 環(huán) 境 H C等 氣 體 的 污 染 。 發(fā) 動 機 工 作 時 ， 總 有 一 部 分 可 燃 混 合 氣 和 廢 氣 經 活 塞 環(huán) 漏 到 曲 軸箱 。
15、 漏 到 曲 軸 箱 內 的 汽 油 蒸 汽 凝 結 后 造 成 機 油 變 稀 ， 性 能 變 壞 ； 廢 氣促 使 機 油 氧 化 變 質 ， 更 使 曲 軸 箱 內 壓 力 升 高 ， 促 使 機 油 上 竄 到 燃 燒 室內 燒 掉 ， 也 從 曲 軸 油 封 、 襯 墊 等 處 滲 出 而 流 失 。 因 此 ， 必 須 在 發(fā) 動 機高 、 低 負 荷 工 況 下 都 能 使 曲 軸 箱 內 壓 力 穩(wěn) 定 （ 低 負 荷 時 漏 氣 量 少 ， 高負 荷 時 漏 氣 量 大 ） ， 這 就 需 要 曲 軸 箱 強 制 通 風 系 統(tǒng) 。 曲 軸 箱 強 制 通 風系 統(tǒng) 將 漏
16、到 曲 軸 箱 內 的 汽 油 蒸 汽 和 廢 氣 引 導 到 發(fā) 動 機 的 進 氣 系 統(tǒng) ， 吸入 氣 缸 內 燒 掉 ， 大 大 減 少 了 發(fā) 動 機 的 廢 氣 排 放 量 。 強 制 式 曲 軸 箱 通 風 裝 置 就 是 防 止 曲 軸 箱 內 碳 氫 燃 料 蒸 汽 和 燃 燒 產物 排 放 到 大 氣 中 的 凈 化 裝 置 。強 制 式 曲 軸 箱 通 風 裝 置 （ PCV系 統(tǒng) ） 曲 軸 箱 通 風 裝 置一 、 功 用 ：a.防 止 曲 軸 箱 內 氣 壓 過 高 ， 機 油 滲 漏b.把 滲 入 曲 軸 箱 油 蒸 氣 引 入 氣 缸 內 燃 燒c.防 止 油
17、蒸 氣 稀 釋 機 油 而 變 質 通 風 方 式自 然 通 風 ： 從 曲 軸 箱 內 抽 出 的 氣 體 直 接 導 入 大 氣 中 去 。強 制 通 風 ： 用 進 氣 管 的 真 空 將 曲 軸 箱 內 抽 出 的 氣 體 導 入 發(fā) 動 機 進 氣 管 道 中 。 曲 軸 箱 通 風 裝 置 工 作 演 示 PCV閥 強 制 式 曲 軸 箱 通 風 裝 置 最重 要 的 控 制 元 件 是 PCV閥 ， 其功 用 是 根 據 發(fā) 動 機 工 況 的 變 化自 動 調 節(jié) 進 入 氣 缸 的 曲 軸 箱 內氣 體 的 數 量 。 因 此 ， 強 制 式 曲軸 箱 通 風 裝 置 又 稱
18、 為 PCV系 統(tǒng)。 控 制 元 件 PCV閥 的 作 用 ：根 據 發(fā) 動 機 工 況 的 變 化 自 動 調節(jié) 進 入 氣 缸 的 曲 軸 箱 氣 體 的 數量 。 節(jié) 氣 門 下 方 的 真 空 度 發(fā) 動 機 不 工 作 時 PCV閥 的 開 度 當 發(fā) 動 機 不 工 作 時 ， PCV閥 中 的 彈 簧 2將 其 中 的錐 形 閥 3壓 在 閥 座 4上 ， 關 閉 了 曲 軸 箱 與 進 氣 管的 通 路 。 發(fā) 動 機 在 怠 速 或 減 速 時 PCV閥 的 開 度 在 怠 速 或 減 速 時 ， 進 氣 管 真 空 度 很 大 ， 克 服 彈簧 力 把 錐 形 閥 高 高
19、舉 起 ， 這 時 錐 形 閥 3與 PCV閥 體 1之間 只 有 很 小 的 縫 隙 。 此 時 ， 竄 入 曲 軸 箱 的 氣 體 也 很 少。節(jié) 氣 門 下 方 的 真 空 度節(jié) 氣 門 下 方 的 真 空 度 部 分 節(jié) 氣 門 開 度 時 PCV閥 的 開 度 進 氣 管 真 空 度 比 怠 速 時 小 ， 在 彈 簧 的 作 用下 錐 形 閥 3與 PCV閥 體 1之 間 的 縫 隙 增 大 。 由 于竄 入 曲 軸 箱 的 氣 體 較 怠 速 時 多 ， 所 以 需 要 較 大的 PCV閥 開 度 。 發(fā) 動 機 在 大 負 荷 工 作 時 PCV閥 的 開 度 節(jié) 氣 門 全
20、開 ， 進 氣 管 真 空 度 較 小 ， 彈 簧 將 錐 形 閥3進 一 步 下 壓 ， 使 PCV閥 的 開 度 達 到 最 大 。 此 時 ， 將 產 生 更 多 的 曲 軸 箱 氣 體 ， 必 須 使 PCV閥 開 度 最 大 。節(jié) 氣 門 下 方 的 真 空 度 節(jié) 氣 門 下 方 的 真 空 度 vPCV閥 堵 塞 ， 會 造 成 曲 軸 箱 通 風 不 暢vPCV軟 管 漏 氣 ， 會 造 成 發(fā) 動 機 怠 速 不 穩(wěn)v若 氣 缸 的 密 封 性 能 良 好 ， PCV系 統(tǒng) 應 該 使 曲 軸 箱 內 的 壓 力略 低 于 大 氣 壓 力 （ 才 能 形 成 強 制 通 風
21、的 作 用 ） 汽 油 蒸 發(fā) 控 制 系 統(tǒng) 汽 油 蒸 發(fā) （ EVAP） 排 放 控 制 系 統(tǒng) 的 作 用 是 防 止 燃 油 箱 和 化 油 器 浮 子 室 內 的 燃 油 蒸 發(fā) （HC化 合 物 ） 排 入 大 氣 造 成 污 染 。 方 法 是 將 這 些 汽 油 蒸 氣 收 集 和 儲 存 在 活 性 炭 罐 內 ， 在 發(fā) 動機 工 作 時 再 將 其 送 入 氣 缸 燒 掉 。 發(fā) 動 機 停 機 后 ， 燃 油 蒸 氣 進 入 炭 罐 ，被 活 性 炭 吸 附 。發(fā) 動 機 起 動 后 ， 進 氣 管 真 空 度 經 真 空軟 管 10傳 送 到 限 流 閥 8， 膜
22、片 上 移 并 將限 流 孔 開 啟 ， 新 鮮 空 氣 自 炭 罐 底 部 向上 流 過 炭 罐 ， 與 吸 附 在 活 性 炭 表 面 的汽 油 蒸 氣 ， 經 限 流 孔 和 汽 油 蒸 氣 管 9進入 進 氣 歧 管 。炭 罐 頂 部 的 限 流 閥 8的 作 用 是 用 來 控 制 進 入 進 氣 歧 管 的 汽 油 蒸 氣 和 空 氣 數量 。 怠 速 時 ， 傳 送 到 膜 片 上 方 的 真 空度 很 小 ， 致 使 孔 徑 較 大 的 限 流 孔 關 閉， 以 免 破 壞 怠 速 時 混 合 氣 的 空 燃 比 ；大 負 荷 或 高 轉 速 工 況 下 ， 限 流 閥 全 開
23、， 大 、 小 限 流 孔 均 開 啟 。 燃 油 蒸 發(fā) （ EVAP） 控 制 系 統(tǒng)1-汽 油 箱 2-燃 油 泵 3-蒸 發(fā) 閥 4-雙 通 閥 5-碳 罐 6-EVAP控 制 電 磁 閥 7-進 氣 軟 管 8-節(jié) 氣 門 9-濾 網 10-量 孔當 發(fā) 動 機 在 中 、 小 負 荷 下 工 作（ 水 溫 75C） 時 ， 電 腦 給EVAP控 制 電 磁 閥 提 供 搭 鐵 回 路， EVAP控 制 電 磁 閥 開 啟 ， 活 性碳 罐 與 進 氣 管 之 間 形 成 通 路 ，新 鮮 空 氣 即 從 活 性 碳 罐 下 方 的控 制 量 孔 進 入 活 性 碳 罐 ， 清 除吸
24、 附 在 碳 粒 表 面 上 的 燃 油 蒸 氣， 并 與 其 一 起 通 過 進 氣 管 進 入氣 缸 內 燃 燒 。 簡 答 題為 什 么 曲 軸 箱 要 通 風 ？ (P.205， 書 上 的 不 夠 全 面 )答 ： 漏 到 曲 軸 箱 內 的 汽 油 蒸 汽 凝 結 后 將 機 油 變 稀 ， 性 能 變壞 。 廢 氣 含 有 水 蒸 氣 和 二 氧 化 硫 。 水 蒸 氣 凝 結 在 機 油 中 形成 泡 沫 破 壞 機 油 的 供 給 ， 這 種 現(xiàn) 象 冬 季 尤 為 嚴 重 。 二 氧 化硫 遇 水 生 成 亞 硫 酸 ， 亞 硫 酸 遇 到 空 氣 中 的 氧 生 成 硫 酸 ， 這些 酸 性 物 質 出 現(xiàn) 在 潤 滑 系 中 即 使 是 少 量 的 也 會 使 零 件 受 到腐 蝕 。 此 外 由 于 混 合 氣 和 廢 氣 進 入 曲 軸 箱 內 ， 曲 軸 箱 內 的壓 力 便 增 大 ， 機 油 將 從 油 封 、 襯 墊 等 處 滲 出 。 為 減 少 摩 擦零 件 的 磨 損 和 腐 蝕 ， 防 止 發(fā) 動 機 漏 油 ， 所 以 曲 軸 箱 通 風 。第 六 章 練 習 與 思 考
汽車構造6發(fā)動機有害排放物的控制
