排气系统及排气净化装置

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(完整版)汽车发动机的进排气系统

第五章发动机进排气系统
主要内容
进排气系统的组成 EGR 废气再循环涡轮增压
5.Байду номын сангаас概述
作用：
在内燃机工作循环时，不断地将新鲜空气或可燃混合气送入燃烧室，将燃烧室的废气排放到大气中，保证内燃机连续运转。
组成：
空气滤清器、进气管、排气管、排气消音器
一、空气滤清器
1、功用：
清除流向化油器的空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环的磨损。
共振式进气管
进气管细长与各缸连接长度大体一致能很好的匹配，利用进气流的脉动效应增强进气效果。
带谐振腔进气管
能改变谐振腔的容积，可以调节内燃机的最大扭矩和相应的转数范围降低噪声
捷达进气管实物图
捷达排气管实物图
三、排气消声器
功用：减少噪声和消除废气中的火焰及火星。原理： 1)多次地变动气流方向； 2)重复地使气流通过收缩而又扩大的断面； 3)将气流分割为很多小的支流并沿着不平滑的平
面流动 4)将气流冷却。
排气管
排气的净化装置
催化反应器
EGR 闭是曲轴箱强制通风系统进气恒温控制原理
排气净化装置
作用：
除去 HC CO NOx (HC一半串入曲轴箱) 方法：
1.机内净化 2.机外净化
三元催化 EGR
三元催化器
• 三元催化器串接在排气歧管和和消声器之间, 氧传感器之后.
废气涡轮增压利用废气能量直接压缩空气，提高内燃机的功率。废气涡轮增压器由压气机、涡轮和中间体三部分组成。中间体内有轴承、密封、润滑油路和冷却腔等。采用浮动轴承，降低轴与轴承间的相对速度。带放气阀的涡轮增压系统对改善柴油机的加速性和低速扭矩特性有良好效果。

车辆排气系统设计规范

车辆排气系统设计规范车辆排气系统设计规范1、目的随着环保法规对车辆排放的要求越来越高，排气系统在车辆的系统组成和系统设计中，越来越占有重要的地位。

为使排气系统满足各阶段国家及地方法规的要求，提高对排气系统的设计和制造质量水平，需对车辆的排气系统的设计提出较规范的要求，以便在设计和制造过程中，参照执行。

2、设计规范2.1 排气系统及消声器的设计输入2.1.1 车辆产品的排气系统的配置和走向，依所配车辆的总体结构布置的需要来设计。

而消声器的性能开发则需要依所配发动机及其对排气系统的具体要求。

在初步设计选型时，应将发动机的有关性能参数及其上的关键件的基准要素等（如曲轴箱后端面与曲轴主轴线的交点坐标、动力线偏移量及倾角等），作为设计条件输入设计，作为消声器选型及性能开发的依据之一。

并根据国家、地方及企业有关法规和标准的要求，对系统和消声器的性能设计目标提出要求，见附录1。

2.1.2 排气系统及其消声器在进行初步选型设计时，必须对系统进行结构方案分析和匹配计算分析，并提供选型设计分析报告，见附录2。

2.2 设计原则2.2.1 排气系统及其消声器的设计，应使排气阻力尽可能的小，以使其对发动机的功率损失尽可能小。

2.2.2 排气系统及其消声器要有较好的音质和较低的音强，即应有较大的插入损失。

2.2.3 排气系统及其消声器要有较好的外观和内在质量及较长的使用寿命。

2.3 排气系统的设计要求和布置2.3.1 排气管内径的确定在结构布置允许的情况下，排气管内径应尽可能大些，以降低管道内得气流速度，减少气流阻力产生的功率损失和再生噪声。

一般应≥发动机排气歧管出口内径。

或根据发动机排量等参数，按公式(1) 计算初步确定排气管内径。

D=2 √Q/(πV) (1)式中：Q—发动机排量；V—气流速度，一般取50~60 m/s 。

2.3.2 排气管的布置和转弯，应使排气尽可能顺畅。

管的中心转弯半径一般应≥（1.5~2）D，其折弯成型角应大于90º，以大于120º为宜。

车型部总布置科排气系统布置指南-王雯-20060926

编制日期：2020-6-17 编者：王雯版次：01 第1页共10页奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院车型部总布置科布置指南编制：王雯审核：批准：编制日期：2020-6-17 编者：王雯版次：01 第2页共10页一. 简述本指南介绍了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计以及开发的流程等。

适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车的排气消声系统设计。

二. 排气消声系统的布置原则及常用布置形式排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置等，典型的排气消声系统如图1所示。

排气系统具有以下一些功用：1．引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出；2．由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声；3．降低排气污染物CO,HC,NO X等的含量，达到排气净化的作用。

图1对一个完整的排气系统，从前到后，一般布置次序是：预催化器、补偿器（波纹管）、主催化器、前消声器、后消声器。

1．排气管：排气管用于连接以上不同部件，排气管分段以及连接方式主要根据安装和维修方便确定。

2．连接法兰：如果补偿器采用球面法兰，一般不把球面法兰布置在催化器之前。

3．催化器：对于满足欧Ⅱ及以下排放标准的排气系统，由于欧Ⅱ标准不涉及冷启动阶段的排放限制，所以一般可不采用预催化器而只采用一个主催化器；对于满足欧Ⅲ及以上排放标准的排气系统，一般在排气歧管出口处布置预催化器（CCC，即Closed Couple Catalyst）或者在预催化器前的排气管段采取良好的保温措施。

主催化器一般布置在车身底板下，所以又叫底板下催化器（Under Floor Catalyst）。

催化器的形式主要有：3.1 底盘下置式催化器图2编制日期：2020-6-17 编者：王雯版次：01 第3页共10页优点：布置空间较为宽广；缺点：因为离发动机排气出口的距离相对较远，催化器的起燃时间较长，所以发动机在启动时的排放值相对比较高。

六章节进排气系统及排气净化装置

➢ 消声器发动机的排气压力为0.3～0.5MPa，温度在500～700℃。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。
第三节汽车的公害
①汽车排气对大气的污染； ②汽车噪声对环境的危害（污染）； ③汽车电气设备对无线通讯及电视广播等的电波干扰（污
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。
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) 和安装在空气滤清器进气导流管上的控制装置组成。
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，从而减少了CO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，恒温进气系统向发动机供给未经加热的环境空气。
4. 无直接危害的物质
燃烧后产生的大量CO2 虽然不会对环境造成直接污染，但其大量积聚会对地球
环境造成不良影响，它导致的温室效应、臭氧层的增加，对人类有害。
三、汽车排气污染物的成因
发动机各部位排出HC的比例：
➢ 排气管：55%~65%； ➢ 曲轴箱通风口漏出20%~25%； ➢ 化油器和油箱蒸发15%~20%。二冲程汽油机的HC排放量因有扫气过程，较四冲程汽油

汽车基础知识-进排气系统篇

AVL项目中所用的增压器均为废气涡轮式涡轮增压器由压气机和涡轮两大部分组成。根据排气在涡轮中流动方向的不同，排气涡轮增压器可以分成两大类，即径流式涡轮增压器和轴流式涡轮增压器。一般大型柴油机多采用轴流式，以满足大流量、高效率的要求；而车用发动机多。采用径流式，以适应高转速及较高响应性能的要求。增压器的压气机部分，一般都采用单级离心式结构。
CBR技术的优点
良好的燃油经济性和三元催化排气后处理系统配合使用可以满足欧4排放标准
不需要特别的低硫燃油
不需要成本较高的高压燃油系统发动机管理系统包含滑板控制功能已证明是一流的技术
CBR 系统结构
进气系统
滑板式CBR
CBR 系统结构
滑板式CBR 低转速时，真空执行器通过摆臂机构拉动滑板沿图示方向移动，中性气道基本被关闭（只保留右上角的缺口）。主要靠切向气道提供的进气涡流来加速油雾和空气的混合，从而改善燃烧状况。高转速时，CBR控制阀切断给真空执行器的真空，在弹簧的作用下，滑板回位到图示位置，中性气道也被打开，增加进气滚流，从而提高最大功率。
汽车构造——进排气系统篇
时间：2005-11-08 地点：1＃会议室周占毫
• 1.进气系统 • 2.排气系统 • 3.奇瑞公司AVL发动机进排气系统的特点
进气系统
把空气或混合气导入发动机气缸的零部件集合体称为发动机进气系统
进气系统包含了空气滤清器、进气歧管、进气门机构。空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流过空气流量计，经由进气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合后形成适当比例的油气，由进气门送入气缸内点火燃烧，产生动力
CBR原理与结构
CBR (Controlled Burn Rate)—可控燃烧速率，它是通过控制进气气流的组织形式（涡流和滚流）来改善燃烧，降低排放，提高燃油经济性的一种新技术。

《大气污染控制工程》教案第十三章

第十三章集气罩第一节净化系统的组成及系统设计的基本内容一、局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的基本组成如图9—1所示图13－1 局部排气净化系统示意图1.集气罩2.风管3.净化设备4.风机5.烟囱1．集气罩集气罩是用以捕集污染空气的。

其性能对净化系统的技术经济指标有直接影响。

由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是多种多样的。

2．风管在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。

3净化设备为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排入大气。

4．通风机通风机是系统中气体流动的动力。

为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化设备后面。

5烟向烟囱是净化系统的排气装置。

由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染物．这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。

为了保证污染物的地面浓度个超过大气环境质量标准、烟囱必须具有一定高度。

为使局部排气净化系统正常运行，根据净化处理对象不同(如含尘气体、有毒有害气体、高温烟气、易燃易爆气体等)，在净化系统个还应增设必要的设备和附件。

二、局部排气系统设计的基本内容局部徘气净化系统设计的基本内容包括污染物的捕集装置、输送管道、冶化设备及排放烟囱设计四个部分。

当然，为满足系统正常运行的需要．还应针对处理污染物的特性．完成上述系统增设设备及附件的设计。

1．摘集装置的设计污染物的捕集装置通常称为集气罩。

设计内容丰要包括集气罩结构形式、安装位置以及件能参数确定等内容。

2．输送管道设计管道系统设计十要包括管道布置、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算以及通风机选择等内容。

3．海化设备选择或设计净化设备的选择或设计一般按以下程序进行：(1)工程调查。

认真收集有关资料，全面考虑影响设备性能的各种因素；(2)根据排放标准和生产要求，计算需要达到的净化效率；(3)根据污染物性质和操作条件确定净化方法(吸收、吸附或东尘等)和净化流程(几级处理，是否顶冷、调湿以及吸收剂或吸附剂选择等)。

8章进排气系统及排气净化装置

1滤芯； 2．滤清器外壳； 3一滤清器盖； 4．蝶形螺母 5．进气导流管； 6．金属网； 7一打褶滤纸； 8一滤芯下密封面； 9．滤芯上密封面
2.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双级复合式空气滤清器(图8.3)。
图8.10 不锈钢排气歧管图
8.11 铸铁排气歧管
8.2.2 进气、排气歧管的布置
直列型发动机在排气行程期间，气缸中的废气经排气门进人排气歧管，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。这种排气系统称作单排气系统(图8.12)。
图8.12 单排气系统的组成
1排气歧管；2-前排气管；3．催化转换器；4钟气温度传感器；5．副消声器； 6．后排气管；7．主消声器；8排气尾管
图8.3 双级复合式空气滤清器
1．卡簧；2．纸滤芯；3一滤清器上盖；4．蝶形螺母；5．密封垫；6、9、 13罐f封圈；7．上体；8．出气口；10-进气口；11．旋流管；12．下体；
14．集灰盘；15一卡箍；16．旋流管螺旋导向面
3.进气导流管在现代轿车上，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，进气导流管只能做得很长(图8.5)，有利于实现从车外吸气。
1一控制膜盒 2一连动杆 3一排气旁通阀 4一排气管 5一涡轮机叶轮 6一涡轮机蜗壳 7一增压器轴 8一中间体 9一压气机蜗壳 10一压气机叶轮 11一连通管
4.涡轮增压器的润滑及冷却来自发动机润滑系统主油道的机油，经增压器中间体上的机油进口1进人增
压器，润滑和冷却增压器轴和轴承。然后，机油经中间体上的机油出口2返回发动机油底壳(图8.24)

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汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统9
（2）早期水温控制EGR
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统0
3.曲轴箱强制通风系统（PCV）
功用：防止曲轴箱气体排放到大气中组成：空气滤清器、空气软管、曲轴箱气体软管、PCV阀
空气滤清器
PCV阀
曲轴箱
汽车发动机构造与维修
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统2
（1）催化转换器类型
氧化催化转换器
将排气中的CO和HC氧化为CO2 和H2O ，以二次空气作为氧化剂
三效催化转换器
以排气中的CO和HC作为还原剂，把NOx还原为N2和O2，而 CO和HC在还原反应中被氧化为CO2和H2O
汽车发动机构造与维修
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统9
三、柴油机排气净化装置
1. 欧洲采用的常见措施
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系3统0
2. BOSCH公司DPF和SCR尾气处理系统
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系3统1
（1）DPF（柴油颗粒捕集器）
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系3统2
（2）SCR(选择性催化还原器)排放控制系统
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系3统3
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统
6
三、消声器
降低排气压力 (0.3~0.5MPa) 衰减排气压力的脉动消减排气噪声降低排气温度（500~700℃）
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统7
S6DM-1203030_后段排气管总成
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统
第五章柴油机燃料供给系2统4
（2）EVAP工作
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统5
5. 二次空气喷射系统（AIR）
分流阀
旁通阀
空气泵
将新鲜空
气喷入排气
空气
道或催化转
喷管
单向
换器
阀
氧化CO和
排气歧管
催化
转化器
HC为CO2和 H2O
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统6
排气尾管
叉形管
排气歧管
单排气系统
排气管消声器
催化转换器
连通道
双排气系统
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统4
二、排气歧管
铸铁或球墨铸铁、不锈钢
排气歧管应尽可能长，各缸歧管应相互独立，长度相等
消除排气干扰现象
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统5
473QE-1008400_排气歧管
第五章柴油机燃料供给系1统3
EGJ-1203050A-C1_催化器带排气管总成
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统
14
（2）三元催化器作用
➢在三元催化转换器中进行如下反应: HC 与 O2 反应，生成 H2O和CO2 CO 与 O2 反应，生成 CO2 NOX剥离氧原子，生成N2和CO2
第五章柴油机燃料供给系2统1
（1）PCV 阀工作过程
发动机不工作
怠速或减速
部分节气门开度
发动机大负荷
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统2
（2）PCV系统的工作
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统3
4.汽油蒸发控制系统（EVAP）
（1）EVAP组成气道
分流阀旁通阀
通转化器
通大气
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统7
（2）AIR工作
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系2统8
（3）奥迪A6 AIR组成及工况
➢AIR不工作工况电控燃油喷射系统进入闭环控制状态
冷却液温度在20~60℃之间且空气泵已工作4min 冷却液温度超过60℃且空气泵已工作30s 发动机转速超过1900r/min ECU发现有故障等
第五章柴油机燃料供给系统9
一、发动机有害排放物
1. 有害排放物的来源
排气管排出的废气（CO、HC、 NOx和颗粒）
汽油蒸汽的挥发（以HC为主）
曲轴箱窜气（以HC为主）
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统0
2.有害排放物的危害
CO NOX HC 微粒
不完全燃烧的产物，使人头晕、头痛甚至死亡
8
排气净化装置
➢ 发动机有害排放物
➢ 汽油机排气净化装置（※）
催化转换器（TWC）排气再循环系统（EGR）强制曲轴箱通风系统（PCV）汽油蒸发控制系统（EVAP）二次空气喷射系统（AIR）
➢ 柴油机排气净化装置
DPF（柴油颗粒捕集器） SCR（选择性催化还原器）
汽车发动机构造与维修
第五章第五节柴油机燃料供给系统的维护与调试
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统
1
第五章第七节排气系统及排气净化装置
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统
2
➢ 排气系统类型 ➢ 单排气系统 ➢ 排气歧管 ➢ 消声器
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系统3
一、排气系统类型
以NO、NO2为主，产生于燃烧室高温富氧环境，导致人肺气肿
未燃的燃油和机油，和NOX反映生成 O3使植物受害，刺激人眼和喉咙
炭粒、灰粉、未燃燃油和润滑油液态颗粒，对人的呼吸道有害
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统1
二、汽油机排气净化装置
1.催化转换器（TWC）
空燃比闭环控制系统
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统6
（4）三元催化器转换效率
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统7
2. 排气再循环系统（EGR）
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统8
（1）EGR功用及工况
将适量废气引入气缸参加燃烧，降低气缸内的最高温度，减少NOX的排放停止废气再循环工况（ECU控制VSV通电， VSV阀关闭真空通道，EGR阀关闭）起动工况怠速工况暖机工况转速低于900rpm或高于3200rpm
汽车发动机构造与维修
第五章柴油机燃料供给系1统5
（3）三元催化转换器结构
载体
垫层
氧传感器
壳体
颗粒型转化器：10~20万个小颗粒，氧化铝为载体整块型转化器：表面积大约10个足球场大的整体蜂窝块，可由金属或陶瓷制作，表面覆盖一层氧化铝
三元催化剂：铂和铑的混合物
催化剂温度范围：约为400～800℃