發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)

1、了解了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方式后，許多人又會(huì)產(chǎn)生新的疑問(wèn)，作為一種相當(dāng)普及的內(nèi)燃機(jī)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、燃燒、做功后，必定要派出大量的廢氣，這些廢氣如何排出發(fā)動(dòng)機(jī)，排出的廢氣又要經(jīng)過(guò)那些旅程才能最終從排氣管中排入大氣呢？這就是本文的重點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：排氣歧管、觸媒轉(zhuǎn)換器（三元催化）和消聲器。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)是在作功沖程中產(chǎn)生所有動(dòng)力的。在此沖程中，氣缸中的汽油燃燒并膨脹，從而產(chǎn)生能量。另外三個(gè)沖程是實(shí)現(xiàn)作功沖程所必需的。 如果這三個(gè)沖程消耗了能量，則它們將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成消耗。在排氣沖程過(guò)程中，通過(guò)背壓來(lái)釋放能量是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。排氣門在排氣沖程開(kāi)始時(shí)打開(kāi)，然后活塞將廢氣

2、壓出氣缸。如果在活塞將廢氣壓出氣缸時(shí)遇到任何阻力，都會(huì)消耗能量。使用兩個(gè)排氣門而不是使用一個(gè)，就可以通過(guò)使廢氣經(jīng)過(guò)的孔變大而提高氣體的流動(dòng)性。在普通發(fā)動(dòng)機(jī)中，一旦廢氣排出氣缸，它們最終將進(jìn)入排氣歧管。在四缸或八缸的發(fā)動(dòng)機(jī)中，四個(gè)氣缸共用一根排氣歧管。通過(guò)排氣歧管，廢氣將流入一條通往催化轉(zhuǎn)化器和消音器的管道。事實(shí)上，排氣歧管可能是背壓的重要來(lái)源，因?yàn)閬?lái)自某一氣缸的廢氣會(huì)在排氣歧管中形成氣壓，而這將影響下一個(gè)氣缸使用該排氣歧管排氣歧管使用排氣歧管的目的就是消除歧管的背壓。不是讓所有氣缸都共享一個(gè)公共歧管，而是每個(gè)氣缸都擁有自己的排氣管道。這些管道集中在一個(gè)較大的管中，稱為收集器。每個(gè)管道都進(jìn)行了剪

3、切和彎曲，以便與其他管道等長(zhǎng)。這樣可確保到達(dá)收集器的各個(gè)氣缸的廢氣占據(jù)相同的空間，因此這些共享收集器的氣缸將不再產(chǎn)生背壓。從排氣歧管之后，廢氣就進(jìn)入了觸媒轉(zhuǎn)換器，以將未完全燃燒之污染物轉(zhuǎn)換為無(wú)害物質(zhì)，保護(hù)環(huán)境。在說(shuō)到觸媒轉(zhuǎn)換器之前，我們先簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)一下引擎廢氣的組成成分。汽油是一種碳?xì)浠衔?，在汽油分子中幾乎都是碳及氫原子，這些碳及氫燃燒后照理應(yīng)該是產(chǎn)生二氧化碳 及水但是因?yàn)樯倭炕旌蠚馕赐耆紵?，并且?huì)有少許機(jī)油(有未燃燒的也有以燃燒的)被排放出來(lái)，所以會(huì)產(chǎn)生HC(碳?xì)浠衔?及CO(一氧化碳)。再者，進(jìn)到引擎內(nèi)的空氣中，含有百分之八十的氮?dú)?N2)，但經(jīng)過(guò)燃燒室的高溫，原本很穩(wěn)定的氮，會(huì)與空

4、氣中的氧(O2)化合，產(chǎn)生NO及NO2，統(tǒng)稱NOx。HC、CO及NOx都會(huì)造成環(huán)境污染且對(duì)人體有害，所以世界各國(guó)都會(huì)制訂環(huán)保法規(guī)，針對(duì)車輛排污加以限制。由于環(huán)保法規(guī)對(duì)車輛排污的標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)嚴(yán)苛，不論怠速、加速、低速行駛、高速行駛或減速，都必須符合排污標(biāo)準(zhǔn)，車輛在面對(duì)這么嚴(yán)苛的限制，除了在性能與排污中取得平衡點(diǎn)外，唯一的”撇步“就是觸媒轉(zhuǎn)換器了。觸媒轉(zhuǎn)換器通常以貴重金屬為原料，有氧化型觸媒、還原型觸媒及目前絕大多數(shù)車輛采用的三元觸媒轉(zhuǎn)換器。在觸媒轉(zhuǎn)換器中，催化劑（以鉑和鈀的形式）涂在陶瓷蜂窩或陶瓷微珠上，陶瓷蜂窩或陶瓷微珠裝在一個(gè)與排氣管連接的類似于消音器的套件中。催化劑有助于將一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化

5、碳，以及將碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成二氧化碳和水。 另外，它還可以將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕?。觸媒轉(zhuǎn)換器再來(lái)上個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)課，排污中的HC和CO都是因?yàn)槿紵煌耆a(chǎn)生的，要消除它們就必須再燃燒它們，也就是使它們氧化，所以這是氧化型觸媒的任務(wù)。而NOx的生成則是因?yàn)榈谎趸?，所以必須還原型觸媒來(lái)將NOx還原氮?dú)?。三元觸媒轉(zhuǎn)換器則是讓HC和CO的氧化及NOx的還原都發(fā)生在同一觸媒中。而觸媒本身并不參與氧化或還原的化學(xué)反應(yīng)，它只是化學(xué)反應(yīng)中的催化劑。觸媒轉(zhuǎn)換器位于哪里呢？早期的觸媒轉(zhuǎn)換器多設(shè)置于排氣管中段的位置，而近來(lái)多裝在緊接排氣歧管之后，好使觸媒加快達(dá)到工作溫度。觸媒必須在接近500度的高溫下，才

6、能獲得較好的轉(zhuǎn)換效率，低溫時(shí)則幾乎沒(méi)有轉(zhuǎn)換能力，故冷車的排污量相當(dāng)大。所以在此也要提醒所有車主，千萬(wàn)不要在室內(nèi)或地下停車場(chǎng)內(nèi)熱車，盡量車一發(fā)動(dòng)就開(kāi)到室外，才不至于毒害自己或是其它在停車場(chǎng)內(nèi)的人員。如果您聽(tīng)到過(guò)沒(méi)有消音器的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的聲音，就會(huì)知道消音器對(duì)降低噪音水平會(huì)產(chǎn)生多么大的作用。在消音器內(nèi)部帶有孔隙的簡(jiǎn)單管組，可以像調(diào)節(jié)樂(lè)器那樣精確調(diào)節(jié)這些管和室。消音器的設(shè)計(jì)原理是：通過(guò)部分抵消的方式反射發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的聲波。 在發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)排氣閥打開(kāi)且高壓氣體突然進(jìn)入排氣系統(tǒng)時(shí)，即產(chǎn)生脈沖。此氣體中的分子與管道中的低壓分子碰撞，使其彼此堆疊。它們反過(guò)來(lái)進(jìn)一步沿著管道堆疊在分子上，從而形成低壓區(qū)域。聲波通過(guò)這種方式，沿著管道以比實(shí)際氣體更快的速度傳播。 當(dāng)這些壓力脈沖到達(dá)人耳時(shí)，耳膜產(chǎn)生振動(dòng)。大腦將這些振動(dòng)“理解”為聲音。消聲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)消音器的內(nèi)部是一組管道。這些管道用于創(chuàng)建彼此相長(zhǎng)或相消的反射波。 廢氣和聲波進(jìn)入中心管。然后從消音器后壁彈回，并通過(guò)孔隙反射到消音器的主體部分。它們通過(guò)一組孔隙傳到另一室，在這里發(fā)生轉(zhuǎn)換，然后傳出最后管道，并離開(kāi)消音器。一般消音器中會(huì)有數(shù)個(gè)膨脹室，引擎排放出來(lái)的廢氣經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)膨脹程序后，會(huì)使得排氣脈沖緩和而消除噪音。然而，