1700047660
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。
1700047662
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。
1700047664
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
1700047667
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。
1700047669
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。
1700047671
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。
1700047673
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。
1700047675
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。
1700047677
1700047678
汽车是怎样跑起来的 [:1700046504]
1700047679
2.4.4 降低油耗的稀薄燃烧
1700047680
1700047681
有一种技术不仅能够调节汽油浓度，还能在汽油含量低的情况下实现充分燃烧，并能保持废气温度，使汽车尾气净化器正常工作。它就是稀薄燃烧。
1700047682
1700047683
所谓稀薄燃烧，不同于之前所说的将汽油和空气均匀混合制成混合气体的方法。它只是在作为点火源的火花塞周围提高汽油浓度使燃烧易于进行，而在其余地方降低汽油浓度，是一种特殊的混合和燃烧方法。我们已经了解到理想的空燃比是14.7:1，但为了降低油耗，需要做到即使增加空气使空燃比达到40:1时，混合气体也能燃烧。
1700047684
1700047685
然而，空气和汽油均匀混合后混合气体的理想比率仍为14.7：1，这一点无法改变。那么如果按照40：1的空燃比均匀混合汽油和空气，通常会因汽油过于稀薄而无法燃烧。因此，稀薄燃烧就致力于只提高火花塞周围的混合气体浓度。
1700047686
1700047687
主要有两种方法可以实现这一目标。第一，增加混合气体的旋涡强度。这需要利用电脑模拟分析燃烧，将活塞头部设计成凹陷较为复杂的特殊形状。第二，聚集并引燃火花塞周围汽油浓度较高的混合气体。这就要利用传感器和电脑对混合气体进行仔细管理。此外，直喷中通过直接向气缸内进行燃料喷射也易于在火花塞附近聚集汽油。
1700047688
1700047689
在“阀门开启，混合气体进入气缸”小节中（p.58），我讲到将混合气体均匀混合时会更容易燃烧，因此可以形成旋涡充分混合混合气体。但这是针对空气和汽油混合的理想比率是14.7：1的情况。在这里，混合气体中汽油的含量变低，相反地就能利用旋涡生成一小部分浓度较高的混合气体，汽油和空气的比率在这部分混合气体中达到理想状态。即控制旋涡，将收集到的部分汽油集中到火花塞附近。
1700047690
1700047691
考虑到发动机对环境的影响，比起降低油耗，更应该优先净化废气以防止大气污染。因此，随着汽车数量的激增，全世界都在寻求既能降低油耗又能减少导致全球变暖的温室气体——二氧化碳（CO2）排放量的良策。这样一来，作为降低油耗的技术之一的稀薄燃烧也就应运而生了。
1700047692
1700047693
汽车是怎样跑起来的 [:1700046505]
1700047694
2.4.5 设置消音器迷宫，减小噪声
1700047695
1700047696
经过汽车尾气净化器后，废气会进入消音器，在这里，废气的噪声将被减小。
1700047697
1700047698
声音与空气密切相关。例如敲鼓时，鼓面的振动带动空气振动，从而发出声音。声音的本质就是空气振动的能量。刮风时风会发出“呼呼”的咆哮声，且风越大咆哮声越大。这是因为风迅速穿过时会强烈振动空气。
1700047699
1700047700
废气流速快，带动空气强烈振动，就会产生音量很大的噪声。这样看来，如果废气高速穿过排气管、引起强烈振动就会产生大音量噪声的话，降低速度就可以减小噪声。
1700047701
1700047702
消音器正是利用了这一原理（图2.15）。消音器的筒状外壳由金属制成，比从发动机导出废气的排气管粗很多。废气从狭窄的排气管突然进入宽大的消音器，速度就会降低。
1700047703
1700047704
1700047705
1700047706
1700047707
图2.15 消音器的剖面图上图是将废气通道设计成迷宫的方法，下图是使用具有消音效果的玻璃棉的方法。
1700047708
1700047709
我先解释一下为什么管道变粗速度就会下降。你可以联想一下吐气。比起缩拢嘴唇呼气，张大嘴吐气时气流的强度是不是就会减弱？相反，气流通过狭窄空间时速度就会加快。例如穿过楼群之间的风强度就很大，而经过宽阔的场所时速度就会减慢。