排气系统的目的和工作原理

在汽车发动机的运行过程中，会形成高温且有毒的燃烧产物。 汽车的设计中提供了一个排气系统来冷却它们并将它们从气缸中移除，并降低环境污染水平。 该系统的另一个功能是降低发动机噪音。 排气系统由许多组件组成，每个组件都有特定的功能。

排气系统装置

排气系统的主要功能是有效去除发动机气缸中的废气，降低其毒性和噪音水平。 了解汽车排气系统的构成可以帮助您更好地了解它的工作原理以及导致潜在问题的原因。 标准排气系统的设计取决于所用燃料的类型以及适用的环境标准。 排气系统可能由以下部件组成：

• 排气歧管 - 执行发动机气缸的排气和冷却（净化）功能。 它由耐热材料制成，平均废气温度在 700°C 至 1000°C 之间。
• 前管是一种形状复杂的管子，带有用于安装到歧管或涡轮增压器的法兰。
• 催化转化器（安装在符合 Euro-2 和更高环保标准的汽油发动机中）从废气中去除最有害的成分 CH、NOx、CO，将它们转化为水蒸气、二氧化碳和氮气。
• 阻火器 - 安装在汽车的排气系统中，而不是催化剂或微粒过滤器（作为预算替代品）。 它旨在降低离开排气歧管的气流的能量和温度。 与催化剂不同，它不会减少废气中有毒成分的数量，而只会减少消声器的负载。
• Lambda 探头 - 用于监测废气中的氧气含量。 系统中可能有一个或两个氧传感器。 在带有催化剂的现代（直列式）发动机上，安装了 2 个传感器。
• 微粒过滤器（柴油发动机排气系统的必备部分） - 去除废气中的烟灰。 它可以结合催化剂的功能。
• 谐振器（预消音器）和主消音器 - 降低排气噪音。
• 管道 - 将汽车排气系统的不同部分连接成一个系统。

排气系统的工作原理

在汽油发动机的经典版本中，汽车的排气系统工作如下：

• 发动机的排气门打开，带有未燃烧燃料残留物的废气从气缸中排出。
• 来自每个气缸的气体进入排气歧管，在那里它们被合并成一个单一的流。
• 通过排气管，来自排气歧管的废气通过第一个 lambda 探针（氧气传感器），该探针记录排气中的氧气量。 基于这些数据，电子控制单元调节油耗和空燃比。
• 然后气体进入催化剂，在那里它们与氧化金属（铂、钯）和还原金属（铑）发生化学反应。 在这种情况下，气体的工作温度必须至少为 300°C。
• 在催化剂的出口处，气体通过第二个 lambda 探针，从而可以评估催化转化器的状况。
• 清洁后的废气然后进入谐振器，然后进入消音器，在此废气流被转换（变窄、膨胀、重定向、吸收），从而降低了噪音水平。
• 来自主消音器的废气已经排放到大气中。

柴油机的排气系统有一些特点：

• 离开气缸的废气进入排气歧管。 柴油发动机的排气温度范围为 500 至 700°C。
• 然后它们进入涡轮增压器，产生增压。
• 废气通过氧传感器进入微粒过滤器，有害成分被去除。
• 最后，废气通过汽车的消音器排放到大气中。

排气系统的发展与汽车运行环境标准的收紧有着千丝万缕的联系。 例如，在 Euro-3 类别中，必须为汽油和柴油发动机安装催化剂和微粒过滤器，用阻火器代替它们被认为是违法的。