排氣系統的目的和工作原理

在汽車發動機運行過程中，會形成高溫且有毒的燃燒產物。 在汽車的設計中提供了一個排氣系統來冷卻它們並將它們從氣缸中移除，並降低環境污染水平。 該系統的另一個功能是降低發動機噪音。 排氣系統由許多部件組成，每個部件都有特定的功能。

排氣系統

排氣系統的主要功能是有效去除發動機氣缸中的廢氣，降低其毒性和噪音水平。 了解汽車排氣系統的構成可以幫助您更好地了解它的工作原理以及導致潛在問題的原因。 標準排氣系統的設計取決於所用燃料的類型以及適用的環境標準。 排氣系統可能由以下部件組成：

• 排氣歧管 - 執行發動機氣缸的排氣和冷卻（淨化）功能。 它由耐熱材料製成，平均排氣溫度在 700°C 和 1000°C 之間。
• 前管是一種形狀複雜的管子，帶有用於安裝到歧管或渦輪增壓器的法蘭。
• 催化轉化器（安裝在符合 Euro-2 和更高環保標準的汽油發動機中）從廢氣中去除最有害的成分 CH、NOx、CO，將它們轉化為水蒸氣、二氧化碳和氮氣。
• 阻火器 - 安裝在汽車的排氣系統中，而不是催化劑或微粒過濾器（作為預算替代品）。 它旨在降低離開排氣歧管的氣流的能量和溫度。 與催化劑不同，它不會減少廢氣中有毒成分的數量，而只會減少消聲器的負載。
• Lambda 探頭 - 用於監測廢氣中的氧氣含量。 系統中可能有一個或兩個氧傳感器。 在帶有催化劑的現代（直列式）發動機上，安裝了 2 個傳感器。
• 微粒過濾器（柴油發動機排氣系統的必備部分） - 去除廢氣中的煙灰。 它可以結合催化劑的功能。
• 諧振器（預消音器）和主消音器 - 降低排氣噪音。
• 管道 - 將汽車排氣系統的不同部分連接成一個系統。

排氣系統的工作原理

在汽油發動機的經典版本中，汽車的排氣系統工作如下：

• 發動機的排氣門打開，帶有未燃燒燃料殘留物的廢氣從氣缸中排出。
• 來自每個氣缸的氣體進入排氣歧管，在那裡它們被合併成一個單一的流。
• 通過排氣管，來自排氣歧管的廢氣通過第一個 lambda 探針（氧傳感器），該探針記錄排氣中的氧氣量。 電子控制單元根據這些數據調節油耗和空燃比。
• 然後氣體進入催化劑，在那裡它們與氧化金屬（鉑、鈀）和還原金屬（銠）發生化學反應。 在這種情況下，氣體的工作溫度必須至少為 300°C。
• 在催化劑的出口處，氣體通過第二個 lambda 探針，從而可以評估催化轉化器的狀況。
• 清潔後的廢氣然後進入諧振器，然後進入消音器，在此對廢氣流進行轉換（變窄、膨脹、重定向、吸收），從而降低噪音水平。
• 來自主消音器的廢氣已經排放到大氣中。

柴油機的排氣系統有一些特點：

• 離開氣缸的廢氣進入排氣歧管。 柴油發動機的排氣溫度範圍為 500 至 700°C。
• 然後它們進入渦輪增壓器，產生增壓。
• 廢氣通過氧傳感器進入微粒過濾器，有害成分被去除。
• 最後，廢氣通過汽車的消音器排放到大氣中。

排氣系統的發展與汽車運行環境標準的收緊有著千絲萬縷的聯繫。 例如，在 Euro-3 類別中，必須為汽油和柴油發動機安裝催化劑和微粒過濾器，用阻火器代替它們被認為是違法的。