第三節 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境的污染也日甚一日。對此，世界各國都制定了相應的法規和標準，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，必須對發動機排氣進行凈化。近幾年來，汽車界開發和創制出許多凈化排氣的新技術和新裝置。

一、發動機的有害排放物

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

恒溫進氣系統也稱進氣溫度自動調節系統。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多用于化油器式或節氣門體噴射式發動機上。當發動機冷起動之后，在怠速或小節氣門開度下工作時，由于溫度低，須供給發動機濃混合氣以保持其穩定運轉。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，但在低溫下發動機不能穩定運轉。恒溫進氣系統的功用就是在發動機冷起動之后，向發動機供給熱空氣，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，又改善了發動機低溫運轉性能。當發動機溫度升高后，恒溫進氣系統向發動機供給未經加熱的環境空氣。

三、二次空氣噴射系統

很多汽車發動機裝有二次空氣噴射系統。雖然二次空氣噴射系統有各種各樣的結構，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(EGR)系統

排氣再循環是指把發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，又能保持發動機的動力性，必須根據發動機運轉的工況對再循環的廢氣量加以控制。NO_x的生成量隨發動機負荷的增大而增多，因此，再循環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，為了保持發動機運轉的穩定性，不進行排氣再循環。在全負荷或高轉速下工作時，為了使發動機有足夠的動力性，也不進行排氣再循環。

1．真空直接控制EGR閥

2．正背壓EGR閥

3．電子控制EGR閥