[科普中国]-热反应器

热反应器是通过均质气体的非催化反应来氧化汽油机排气中烃和CO的装置。其原理是基于这类反应器在一段时间内（平均为100ms）能保持排气高温（800~900℃），排气离开气缸后，在排气过程中继续进行氧化反应。热反应器属氧化装置，不能除去NOx。它通常是一种大型容器，备有绝热良好的隔热套，取代了常规排气歧管，被安装在紧靠发动机处。根据发动机内的空-热比，热反应器可分为两类。在富燃料燃烧的情况下，热反应器需要二次空气喷射系统，以完全氧化排气中较高浓度的氢和CO（通常为百分之几），并维持较高的反应温度，故其转化效率较高。在贫燃料燃烧的情况下，不需要二次空气喷射系统，其运转温度主要由排气温度决定，运行温度较低，导致转化效率较低。近年来由于有效的催化反应器的发展，对热反应器的需要已大为减少

简介热反应器由壳体、外筒和内筒三层构成，中间加保温层，使内部保持高温。热反应器安装在排气总管出口处，由于有较大的容积和绝热保温部分，反应器内部的温度可高达600~1 000℃。同时在紧靠排气门处喷入空气（即二次空气），以保证CO和HC氧化反应的进行。CO进行氧化反应的温度应高于850℃，HC进行完全反应的温度应至少超过750 ℃。热反应器必须为热反应提供必要的反应条件，通常在浓混合气工作条件下，热反应器产生大于900℃的高温。通人二次空气时，CO和HC的转化率最高，但会使燃油经济性恶化。对于稀混合气工作的汽油机，不需供给二次空气，并可减少空气泵的能量消耗。一般情况下，热反应器对CO和HC的转化率可达80%。

热反应器系统在发动机冷启动时不能发挥作用，启动后，为了工作可靠，要求排气中有足够的可燃物质以保证产生自燃反应，这就需使混合气质量浓度大大高于最经济时的质量浓度，从而导致油耗增大。

热反应器不能净化氮氧化物NOx。尽管其有隔热装置，但仍给车底部增加了大量的热负荷。热反应器的内部温度高达800~ 1100℃，且长期处于铅、磷和高温的工作条件，即使采用高级昂贵材料，也几乎无法解决零件的寿命问题。1

热反应器构造和工作原理热反应器也是一种用来降低HC和CO排放量的排气净化装置。废气中的HC和CO在一定条件下可继续燃烧，即要有较高的温度、充分的空气和有一定的HC、CO浓度，热反应器排气净化装置就是提供这些条件。如下图所示是热反应器排气净化装置的构造和工作原理图。2

它安装在发动机排气管的出口处，通常与空气喷射器一起使用。热反应器排气净化装置由壳体、外筒和内筒三层构成，中间加保温层，使内部保持高温。它利用二次空气向排气门后部喷射助燃空气，使空气与废气相混合后进入内筒，使HC、CO在含氧条件和高温情况下继续燃烧，从而进一步降低HC和CO的排放量。一般在浓混合气的工作条件下，供给二次空气的热反应器效率很高。

热反应器的净化效果三菱公司在缸内直喷汽油机采用了热反应器式排气管，目的是增加排气在排气管中滞留时问，使其与空气产生氧化反应，并使膨胀行程后期的二段燃烧在排气管中可以继续进行，缩短催化剂启燃时间。无热反应器式排气管的发动机启动后达到催化剂工作温度（250℃）需要100s以上，采用二段燃烧后，达到这一温度的时间缩短了50%。使用热反应式排气管后，时间缩短到约20s。从而大幅度降低了发动机起动后的HC排放。可见，热反应器对降低HC排放非常有效。3

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何星 - 副教授 - 上海交通大学