基本介紹
- 中文名：排氣背壓
- 外文名：exhaust back pressure
- 領域：汽車
- 重要性：開發設計過程中參衡的重要指標
概述,實際意義,排氣背壓過高原因,排氣背壓對發動機的影響,背壓與排氣速率,排氣背壓測量點,發動機排氣背壓檢測方法,發動機排氣背壓過高的表現,
概述
發動機排氣系統的主要功能除了能順利的將廢氣排出、降噪，在排氣系統的開發過程中，排氣背壓是關鍵的設計目標之一，排氣背壓的大小直接影響著發動機的功率損失和噪聲水平。
排氣背壓對發動機經濟性、動力性以及聲音品質有著重要影響，是開發設計過程中參衡的重要指標之一。排氣背壓過大，導致充氣損失增加，發動機燃燒效率下降，功率輸出降低，燃油經濟性惡化；排氣背壓過小會使排氣系統開發成本增大，聲品質變差。因此合理的排氣背壓對發動機的性能至關重要。
實際意義
排氣背壓升高會造成泵氣損失增加，從而導致機械功消耗增多，機械效率降低。同時，背壓過高使得殘餘廢氣係數增大（一定程度上類似於高溫 EGR），導致燃燒不充分，燃燒做功減少，燃油經濟性惡化。殘餘廢氣係數過大還會引起排氣溫度升高，煙度加大，排放惡化，若安裝渦輪增壓器，其工作環境變差，柴油機進氣壓力相應減少。合理的排氣背壓，能夠排除在自由排氣階段的大部分廢氣，同時減小在強制排氣階段活塞上行的排氣消耗功，因此減小排氣背壓能夠使排氣阻力小，發動機動力性提高。
排氣背壓過高原因
1.三元催化轉化器堵塞。凡是行駛了12萬km以上的汽車，其三元催化轉化器都會有不同程度的堵塞。引起三元催化轉化器堵塞的原因是多方面的，其中一個重要原因是燃油和潤滑油的質量不高。已開發國家的汽油不僅辛烷值高、抗爆性好，而且含硫和含磷量極低；因行車途中很少出現長時間堵車，對氧感測器和三元催化轉化器造成的污染較低。因此在已開發國家很少聽說汽車三元催化轉化器堵塞的。
2.排氣熱空氣門卡住。
3.排氣管受撞擊而凹癟。
排氣背壓對發動機的影響
當今發動機技術多套用多氣門技術，進氣門的增加可顯著增加進氣量，而多排氣門技術又可以顯著增加排氣流經截面積，從而促使排氣阻力減小，減小排氣背壓的產生，在排氣自由時間內大量廢氣被排出，同時可使強制排氣時間活塞上行由於排氣消耗的有效功也變少，所以發動機扭矩高，動力性得到改善。此時缸內新鮮工質比例也得到提高，排放尾氣的質量得到控制。因此排氣背壓的減小對經濟性、動力性以及尾氣排放都有好處。排氣背壓主要發生在排氣系統及催化器中，研究排氣背壓的影響也主要集中在消聲器結構。
排氣背壓對柴油機微粒捕集器（DPF）有較大影響。一般在處理此方面排氣問題時，背壓是重點考慮對象。
背壓與排氣速率
設計排氣系統的工程師非常理解必須在排氣管的排氣速率和排氣量找到平衡點。廢氣要儘快的排出發動機，同時廢氣要在排氣管中儘可能的達到最大的排氣速度。假設有2段體積相同的排氣脈衝，1段在2寸直徑的排氣管中，1段在3寸直徑的排氣管中。在2寸排氣管中的廢氣排出的速率要比在3寸管中大的多。排氣管越細，廢氣排出的速度越高。但是同時，必須保證排氣管足夠粗，這樣才會產生最小的背壓的前提下，保證廢氣的排出速率。背壓在極端的情況下， 會導致廢氣倒流回燃燒室。排氣系統的設計要領 是在你需要的功率區域中，用最細的排氣管產生最小的背壓。小口徑的排氣管會在低轉速產生高速排氣脈衝， 但在高轉速產生相當大的回壓。
排氣背壓測量點
排氣背壓測量點：離發動機排氣管出口或渦輪增壓器出口75mm處，在排氣連線管里測量，測壓頭與管內壁平齊。背壓感測器的安裝位置應在一直徑不變的直管段，一般以前3D後4D的的原則；否則安裝位置後馬上進行變徑處理的話，測量時有時會產生負壓！
發動機排氣背壓檢測方法
在檢測排氣背壓之前，應當首先確認點火正時和配氣相位正確、氣門間隙正確、進氣系統無泄漏和堵塞現象。
1.利用氣壓表檢測：a.拆下氧感測器；b.在該處接上氣壓表，該表的度量範圍為0~30kPa；c.啟動發動機，並使發動機溫度達到85℃以上；d.將發動機加速到2500r/min；e.讀取氣壓表的讀數，即為排氣管的背壓。其值應在13.8kPa以下才正常，否則說明排氣系統存在堵塞。
2.利用廢氣分析儀檢測：將廢氣分析儀的探頭插入排氣管口，讀取廢氣中的HC值。然後將發動機加速到2500r/min，再讀取HC值，若HC值升高，則表示排氣阻力過大。
3.檢測進氣歧管的真空度：在正常情況下，發動機怠速運轉時，若拔下進氣管上一根真空管，應該感覺吸力很大，若吸力很小，則排氣系統可能有堵塞。這是因為，若排氣管時通時堵，則排氣時的反壓力增大，會使進氣管的真空度降低。為了準確測量，可以用真空表軟管連線到進氣歧管的檢測口，啟動發動機，待轉速穩定後，觀察真空表的讀數，怠速時的真空度一般為57～71kPa。然後緩慢加速，若轉速達到2000~2500r/min時真空度數值很低甚至下降為零，說明排氣系統有阻流現象。可以拆下排氣管再試，若真空度恢復正常，即可確定排氣管堵塞。
發動機排氣背壓過高的表現
發動機維修中，發動機排氣背壓過高的一般表現為：
1.發動機有油、有火，但是無法啟動；
2.加速不良，沒有高速；
3.加速時進氣管“回火”，急加速熄火；
4.進氣管向外冒白煙；
5.沒有超速擋（排氣背壓過高會造成發動機加速不良，好像沒有超速擋，所以有時會誤認為是自動變速器的故障）；
6.用故障診斷儀檢測電控系統，一般沒有故障代碼。若讀取數據流，往往有多項數據不正常。
有的汽車低速行駛時聳車，減速後再加速聳車更加明顯，更換點火線圈高壓線、火花塞、電控單元都不見好轉，這就要考慮排氣背壓是否過高了。這種情況與加速不暢、車速提不起來、急加速時回火甚至熄火相比較，只是排氣管堵塞的程度不同而已。
總之，若排氣背壓過高，會造成發動機啟動困難、怠速不良、加速無力、轉速不穩定、點火調節失控等故障現象。
