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1700047632 负责净化发动机排放出废气的是汽车尾气净化器,其内部被分隔为细小的格子,格子表面涂有白金、钯和铑等贵金属。这些贵金属充当了催化剂的作用(图2.14)。
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1700047637 图2.14 汽车尾气净化器的剖面图※废气的通道上涂有催化剂
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1700047639 那么,什么是催化剂呢?其实不用想得那么复杂,只要理解成会对对方产生影响的东西就可以了。这就像在人际圈中,总有一些让人见了就高兴,能影响别人的人。遇见这样的人,我们会觉得自己也变开朗了。对废气而言,贵金属催化剂就具有这种改变气体性质的影响力。
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1700047641 排气量
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1700047643 排气量是表示发动机大小的指标,是指活塞上止点到下止点间的容积,也就等于气缸所能吸入的混合气体的量。
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1700047645 活塞升至上止点时,仅留有极狭小的空间,我们称其为燃烧室。燃烧室的容积和排气量的比,就是压缩比。排气量决定进气量,进气量表示被燃烧的混合气体的量,也就标示着发动机所能产生的动力。排气量不仅代表气缸的容积,还是显示发动机性能好坏的指标,即能够表示发动机能生成多大的动力。通过比较排气量和发动机所产生的马力*4,就能了解发动机性能的优劣。
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1700047647 *4 在第三章中我会详细介绍马力这一概念。
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1700047649 比如,一台排气量为1000cc的发动机能够产生100马力,我们就说它的性能相当好。但也有排气量为1000cc的发动机只能产生80或90马力。这样的性能差异是由混合气体的燃烧效率决定的,而混合气体的燃烧效率又因压缩比的大小、燃烧室内形状的好坏以及带动进排气阀开闭的凸轮的不同而不同。
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1700047651 1000cc是1升,因此“升-100马力”也就成为衡量发动机性能优劣的一个标准。
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1700047653 废气中的氮氧化合物、一氧化碳和烃等有害物质一接触到催化剂,就会促成下列化学反应。
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1700047655 2NOX(氮氧化合物)→O2(氧)+N2(氮):还原反应2CO(一氧化碳)+O2(氧)→2CO2(二氧化碳):氧化反应4HC(烃)+10O2(氧)→4CO2(二氧化碳)+2H2O(水):氧化反应
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1700047657 贵金属
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1700047659 白金即铂,与首饰中所用的铂是同一种。钯可以用于制作银牙,铑可用于白金等首饰的着色和保护。由于都是稀有金属,价格自然就很高。汽车废气的净化就使用了这些贵金属。
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1700047661 使用一种催化剂可以进行还原和氧化两种反应。通过还原反应,氮氧化合物分解为氧和氮,实现了无害化。一氧化碳和烃经过氧化反应生成二氧化碳和水,实现了无害化。实现氮氧化合物、一氧化碳和烃等有害气体的无害化,被称为三元催化。
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1700047663 如同人有好恶一样,用作催化剂的贵金属也有好用和不好用之分。白金对一氧化碳(CO)有效,钯对烃有效,而铑对氮氧化合物有效。这些催化剂用于汽车尾气净化器中,依次实现有害气体的无害化。
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1700047665 汽车是怎样跑起来的 [:1700046503]
1700047666 2.4.3 废气既不能过热也不能过冷
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1700047668 让我们再回到净化废气这一话题。为了使汽车尾气净化器更好地实现废气无害化,需要在一定程度上提高废气温度。由于进行化学反应需要高温,因此废气的温度要达到600℃~800℃。废气在进入汽车尾气净化器时要保持这个温度。
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1700047670 在本章讲引燃的部分,我提到:混合气体在发动机内燃烧时,气体温度会达到几千℃。因此需要先将其冷却至600℃~800℃后才能送入汽车尾气净化器。从几千℃降至600℃~800℃,是发动机将热量转化为曲轴的旋转运动的结果。
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1700047672 按理来讲,发动机的效率越高,废气的温度就会越低。最理想的发动机效率是可以将废气冷却至与发动机吸入的空气相同的温度。这时我们可以认为发动机将热量全部转化为了曲轴的旋转,即效率为100%。效率越高,油耗当然就越低。
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1700047674 但是,就像之前所说的那样,废气温度过低时,汽车尾气净化器就不能很好地净化废气中的有害物质。因此,常常要用检测氧的氧传感器测定废气中残留的氧浓度,从而推算出废气的温度。如果残留的氧浓度很高,就意味着混合气体中的汽油没有充分燃烧,也就说明废气的温度很低。因此,可以通过电脑减少或增加混合气体中汽油的含量。
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1700047676 请好好思考一下。油耗越低,废气温度也就越低,废气就无法得到充分净化。想要净化废气就要使废气保持高温,但这样一来发动机效率就会降低,油耗也会增加。也就是说,油耗越低,废气的净化程度越低。要实现两者的均衡是相当困难的。
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1700047678 汽车是怎样跑起来的 [:1700046504]
1700047679 2.4.4 降低油耗的稀薄燃烧
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