排气系统(图2.2-153和图2.2-154)是收集且排放废气的系统,包括排气歧管、排气管、消声器,以及三元催化器、涡轮增压器等。
1.三元催化器。
三元催化器(图2.2-155)是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置,它可将汽尾气排出的CO、HC和NOχ等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。催化器内有一个或者两个陶瓷载体,不同的车型陶瓷载体也带有不同的涂层。三元催化器功能原理示意图如图2.2-156所示。
2涡轮增压器。
1)涡轮增压器结构。涡轮增压器能够以最佳方式流入气流。排气歧管和涡轮增压器彼此连接在一起(图2.2-157)。涡轮增压器使发动机能将更多的燃料和空气注入气缸,从而使发动机能够燃烧更多的燃料和空气。通过涡轮增压器实现发动机增压有两种方式,即定压增压和脉冲增压。
①定压增压。定压增压是指涡轮前的压力几乎恒定不变。用于驱动废气涡轮增压器的能量通过涡轮前后的压力差获得。
②脉冲增压。采用脉冲增压方式时,涡轮前的压力变化迅速而显著,通过从燃烧室持出废气形成脉冲。压力增大时就会产生作用在涡轮上的压力波。此时利用废气动能,使压力波以脉冲方式驱动废气涡轮增压器。
脉冲增压可实现涡轮增压器的快速响应特性,特别是在转速较低情况下,因为此时动最强,而在定压增压模式下涡轮前后的压力差此时尚小。
带双涡管涡轮壳体的涡轮增压器可以分别将两个气缸的废气引导至涡轮处,将气缸1和4、气缸2和3集成在一起,这样可以更高效地利用脉冲增压效果,其结构如图2.2-158所示。
(2)涡轮增压器原理。涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成,之间通过一根传动轴连接。涡轮的进气口与发动机排气歧管相连,排气口与排气管相连;压缩机的进气口与进气管相连,排气口则接在进气歧管上。
涡轮增压器主要是通过发动机排出的废气冲击涡轮高速运转,从而带动同轴的压缩机高速转动,强制地将增压后的空气压送到气缸,提高发动机功率,其结构和工作原理如图2.2-159和图2.2-160所示。
(3)机械增压器(图22-161和图2.2-162)。相对于涡轮增压,机械增压的原理则有所不同。机械增压主要是通过曲轴的动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的。与涡轮增压不同的是,机械增压工作过程中会对发动机输出的动力造成一定程度的损耗。
(4)双涡轮增压器。由于机械增压器是直接由曲轴带动的,发动机运转时,增压器就开始工作。所以在低转速时,作用比较明显。但是在发动机高速运转时,机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的,动力提升不太明显。所以为了使两种增压器的作用效果互补,有些车就既安装了机械增压器,又安装了涡轮增压器,称为双涡轮增压器(图2.2-164)。
