第三節(jié) 排氣凈化裝置

隨著汽車保有量的與日俱增，汽車排氣對人類健康的危害及對環(huán)境的污染也日甚一日。對此，世界各國都制定了相應的法規(guī)和標準，以期把汽車有害排放物控制在較低的水平。為了滿足排放標準，必須對發(fā)動機排氣進行凈化。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和新裝置。

一、發(fā)動機的有害排放物

以活塞式內燃機為動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)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NO_ｘ)和微粒。CO是燃油的不完全燃燒產物，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，因此當人吸入CO后，血液吸收和運送氧的能力降低，導致頭暈、頭痛等中毒癥狀。當吸入含容積濃度為0.3%的CO氣體時，可致人于死亡。NO_ｘ主要是指NO和NO_２，產生于燃燒室內高溫富氧的環(huán)境中。空氣中NO_ｘ濃度在10～20ppm時可刺激口腔及鼻粘膜、眼角膜等。當NO_ｘ超過500ppm時，幾分鐘可使人出現肺氣腫而死亡。

二、恒溫進氣系統(tǒng)

恒溫進氣系統(tǒng)也稱進氣溫度自動調節(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氣導流管上的控制裝置構成的恒溫進氣系統(tǒng)多用于化油器式或節(jié)氣門體噴射式發(fā)動機上。當發(fā)動機冷起動之后，在怠速或小節(jié)氣門開度下工作時，由于溫度低，須供給發(fā)動機濃混合氣以保持其穩(wěn)定運轉。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)動機不能穩(wěn)定運轉。恒溫進氣系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動機冷起動之后，向發(fā)動機供給熱空氣，這時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)動機低溫運轉性能。當發(fā)動機溫度升高后，恒溫進氣系統(tǒng)向發(fā)動機供給未經加熱的環(huán)境空氣。

三、二次空氣噴射系統(tǒng)

很多汽車發(fā)動機裝有二次空氣噴射系統(tǒng)。雖然二次空氣噴射系統(tǒng)有各種各樣的結構，但其功用基本相同，即利用空氣泵將新鮮空氣經空氣噴管噴入排氣道或催化轉換器，使排氣中的CO和HC進一步氧化或燃燒成為二氧化碳(CO_２)和水(H_２O)。

四、催化轉換器

催化轉換器是利用催化劑的作用將排氣中的CO、HC和NOx轉換為對人體無害的氣體的一種排氣凈化裝置，也稱作催化凈化轉換器。金屬鉑、鈀或銠均可作催化劑。在化學反應過程中，催化劑只促進反應的進行，不是反應物的一部分。

催化轉換器有氧化催化轉換器和三元催化轉換器。氧化催化轉換器只將排氣中的CO和HC氧化為CO_２和H_２O，因此這種催化轉換器也稱做二元催化轉換器。必須向氧化催化轉換器供給二次空氣作為氧化劑，才能使其有效地工作。三元催化轉換器可同時減少CO、HC和NOx的排放，它以排氣中的CO和HC作為還原劑，把NO_ｘ還原為氮(N_２)和氧(O_２)，而CO和HC在還原反應中被氧化為CO_２和H_２O。當同時采用兩種轉換器時，通常把兩者放在同一個轉換器外殼內，而且三元催化轉換器置于氧化催化轉換器前面。排氣經過三元催化轉換器之后，部分未被氧化的CO和HC繼續(xù)在氧化催化轉換器中與供入的二次空氣進行氧化反應。

五、柴油機微粒過濾器

六、排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)

排氣再循環(huán)是指把發(fā)動機排出的部分廢氣回送到進氣歧管，并與新鮮混合氣一起再次進入氣缸。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NO_x的生成量。排氣再循環(huán)是凈化排氣中NO_x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)動機的有效功率下降。為了作到既能減少NO_x的排放，又能保持發(fā)動機的動力性，必須根據發(fā)動機運轉的工況對再循環(huán)的廢氣量加以控制。NO_x的生成量隨發(fā)動機負荷的增大而增多，因此，再循環(huán)的廢氣量也應隨負荷而增加。在暖機期間或怠速時，NO_x生成量不多，為了保持發(fā)動機運轉的穩(wěn)定性，不進行排氣再循環(huán)。在全負荷或高轉速下工作時，為了使發(fā)動機有足夠的動力性，也不進行排氣再循環(huán)。

1．真空直接控制EGR閥

2．正背壓EGR閥

3．電子控制EGR閥