汽车发动机二次空气喷射原理及应用？。功能

自从世界上第一个汽车排气污染控制标准实施以来，二次空气喷射系统在汽车上得到了广泛应用。减少尾气中HC和CO的排放实际上是一种实用的尾气排放控制技术。而且实践证明，无论是汽油车还是柴油车，空气喷射系统都能取得良好的效果。其工作原理是气泵将新鲜空气送入发动机的排气管，使废气中的HC和CO进一步氧化燃烧，即引入空气中的氧气进一步与排气管中的HC和CO结合，形成水蒸气和二氧化碳，从而减少废气中HC和CO的排放。系统的分类和工作原理根据空气注入的位置可以分为两类:第一类，新鲜空气注入排气歧管的底座，也就是排气歧管与气缸体连接的位置，所以排气中的HC和CO只能从排气歧管被氧化；其次，新鲜空气通过气缸盖上的专用管道注入排气门后气缸盖内的排气道，废气中的HC和CO的氧化提前进行。二次空气喷射系统根据结构和工作原理的不同可分为两种类型:气泵型和吸气器型。根据控制形式的不同，可分为:气泵二次空气喷射系统。气泵二次空气喷射系统主要由气泵、分流阀、连接管和空气喷射歧管组成。工作原理是:发动机工作时，气泵由曲轴传动带驱动，泵送能力大、压力低的气流通过软管进入分流阀。正常情况下，分流阀上的阀门打开，空气通过分流阀和单向阀流入空气喷射歧管。空气喷射歧管将气流喷入发动机排气孔或排气歧管，与废气中的HC和CO发生反应，进一步转化为CO2和水蒸气，从而降低排气污染。一旦气泵泵出的气压过高，减压阀就会工作，瞬间切断向空气喷射歧管的供气，防止发动机回火。几秒钟后，双动阀落下，恢复向空气喷射歧管供气，二次空气喷射系统正常工作。带空气泵的二次空气喷射系统详细分析空气泵的结构安装在发动机的前端，由一个离心式空气滤清器和一个叶片泵组成。空气泵由发动机的曲轴皮带轮通过传动带驱动，向喷射系统提供大量低压空气。离心式空气过滤器安装在泵转子轴的一端，并以与泵相同的速度旋转。离心式空气滤清器的作用是净化进入气泵的空气。离心式空气滤清器的过滤原理是叶轮高速旋转时，空气中的尘粒比空气重，在离心力的作用下从进入气泵的气流中分离出来。叶片泵由泵壳、转子、叶片、叶片密封槽、进气口和出气口组成。为了在叶片和泵壳的内孔之间形成不同尺寸的空腔，转子的旋转中心线不与泵壳的内孔的中心线重合。由皮带轮驱动，转子在与泵壳内孔不重合的轴上旋转。两个叶片以180°的夹角布置在转子的槽内，并在槽内滑动，叶片与转子的槽之间有密封槽。气泵a的工作原理当泵转动时，第1个叶片扫过进气口，使转子、叶片和泵壳内孔形成的进气室容积逐渐增大，从而产生一定程度的真空。在这种真空的作用下，经离心式空气过滤器过滤的空气进入进气室。b .转子继续旋转，第二个叶片再次扫过进气口。此时，第1个叶片的转动使吸入的空气被限制在由两个叶片、转子和泵壳内孔围成的较大空间内。当转子继续旋转时，这部分空气被扫入更小的空间并被压缩。c .转子继续旋转。一旦第1叶片开始扫过泵的排气孔，这部分压缩空气就从排气孔被抽入喷射系统，这样就完成了气泵的一个进气-压缩-排气循环。转子每1转完成上述两个循环。当泵的转子高速运转时，上述循环不断进行，不断为喷射系统提供新鲜空气。分流阀分流阀通常作为单个组件用螺栓固定在空气泵上，管道通过软管连接到空气泵和空气喷射歧管。设置分流阀的目的是防止当发动机突然减速时，排气系统对空气泵“回火”。当节气门突然关闭，发动机突然减速时，进气管内会出现高度真空，导致进入气缸的可燃混合气过浓，无法在做功冲程中完全燃烧。排气时，更多的未燃混合气通过排气阀排到排气管。如果此时二次空气喷射系统将新鲜空气喷入排气歧管或排气门附近的排气孔，新鲜空气会加剧排气管内未燃混合气的燃烧，造成“回火”。设置分流阀的作用是在发动机突然减速的初始时刻，将空气泵出的空气排入大气，使新鲜空气无法喷入排气管，从而防止“回火”的发生。当节气门开度突然减小，发动机突然减速时，进气管内产生很大的真空度，这个真空度通过管路传递到分流阀的膜片表面。在这种真空度的作用下，膜片克服弹簧力向上运动，带动双动阀的下阀打开下阀口，下阀口通过下阀口与排气孔(由消音材料制成)相通，使气泵出来的气流可以无声地瞬间排到大气中。而气泵出来的气流只能通过分流阀瞬间排到大气中，因为膜片上有孔板流通孔，可以快速平衡膜片两侧的气压。因此，在弹簧力的作用下，隔膜和双作用阀在几秒钟内返回到较低的位置。双动阀再次关闭下阀口，气泵再次开始向排气歧管或排气阀区域供应新鲜空气。减压阀(限压阀)主要由阀体、弹簧、阀和阀座等组成。其作用是当发动机高速运转，气泵泵出的空气压力超过减压阀弹簧的预设弹力时，空气压力克服弹簧的弹力，促使气门离开气门座，压力过大的空气通过气门与气门座之间的通气孔排入大气，使进入空气喷射歧管的空气压力基本保持恒定；当气泵送出的空气压力低于弹簧的预设弹力时，弹簧压迫阀门回位，从而切断通向大气的通道。可以看出，减压阀弹簧的预设弹力决定了各种工况下气泵向整个二次空气喷射系统泵送的空气压力。单向阀单向阀安装在空气注入管上。它允许来自空气泵的具有一定压力的空气进入空气喷射歧管，同时防止高温发动机废气进入连接软管和空气泵。也就是说，如果气泵皮带断裂或传动打滑，气泵停止运转或转速下降，空气连接软管泄漏，单向阀可以保护二次空气喷射系统免受高温废气的损害。空气喷射歧管空气喷射歧管通常由不锈钢管焊接而成，其形状和分支数量取决于发动机的结构和气缸的数量。空气喷射歧管的作用是将空气泵抽出的新鲜空气分别喷入发动机排气阀附近的排气孔或排气歧管。脉冲二次空气喷射系统脉冲二次空气喷射系统也叫吸气剂二次空气喷射系统。该系统使用排气压力脉冲将新鲜空气吸入排气系统，而不是使用气泵将空气泵入喷射歧管。发现每次关闭排气门，都会有这样一个短暂的时间段，在此期间排气孔和排气歧管内的气压低于大气压，也就是说产生了负压(真空)脉冲。利用这种真空脉冲，一定量的空气通过空气滤清器被吸入排气歧管，废气中的HC和CO被这部分空气中的氧气氧化。如果汽车也装有催化净化器，这部分空气也可以用来供给催化净化器的需氧量。这就是脉冲或吸气器二次空气喷射系统的工作原理。普通脉冲二次空气喷射系统由钢管、单向吸气器和软管组成。钢管的一端与吸气器相连，另一端通过连接盘与发动机的排气歧管相连通，从而将经过空气滤清器、软管和吸气器的新鲜空气引入排气歧管。吸气器其实就是一个单向阀，让空气滤清器的空气通过钢管流向排气歧管，防止排气歧管中的排气钢管回流到空气滤清器。当装有脉冲二次喷射系统的发动机在怠速或低速运转时，排气歧管中的负压脉冲使吸气阀打开。也就是说，在这种工况下，排气阀每关闭一次，排气歧管内就会有一个负压脉冲，吸气机的单向阀就会打开一次，阀门就会打开。在外界大气压力的作用下，新鲜空气会通过空气滤清器、软管、吸气器和钢管进入排气歧管，进一步氧化排气中的HC和CO，减少排气污染。发动机高速运转时，由于排气阀频繁关闭，负压脉冲周期特别短。由于惯性，吸气机的单向阀无法打开。因此，吸气机的单向阀实际上是关闭的。此时，它只起截止阀的作用，防止废气排入空气滤清器。也就是说，当发动机高速运转时，脉冲二次空气喷射系统实际上是停止工作的。电控二次空气喷射系统电控气泵式二次空气喷射系统中的空气由电控单元根据输入信号，通过控制相关电磁阀，引导至空气滤清器、排气管和催化排气净化器。该系统有两套主控制电磁阀。第一组电磁阀是分流阀，用于将空气输送至空气滤清器。第二组电磁阀是一个开关电磁阀，用于向排气管或催化排气净化器输送空气。该系统有以下工作模式。a .发动机在冷态开环状态下工作时，由于催化净化器不够热，无法使用多余的空气，电控单元控制分流电磁阀和通断电磁阀，使空气通过分流电磁阀送到通断电磁阀，通断电磁阀将空气引向排气管。b .当发动机工作在正常或闭环状态时，电控单元控制分流电磁阀和开关电磁阀，使空气通过分流电磁阀送入开关电磁阀，然后开关电磁阀将空气送入催化排气净化器中的氧化剂和还原剂之间，提高氧化剂的工作效率。c .催化净化器过热时，加入的空气会污染催化排气净化器中的催化剂。在这种情况下，电子控制单元控制分流电磁阀将空气输送至空气滤清器。电控脉冲二次空气喷射系统由电控单元控制电磁阀的开启和关闭，电磁阀上连接有单向阀(也称逆止阀)。因为排气中的压力是正负交替的脉冲压力波，当排气压力为负时，来自空气滤清器的空气进入排气管。当压力为正时，止回阀关闭，空气不能返回。二次空气喷射系统也常被称为补燃系统或加力燃烧系统。原因是可燃混合气在缸内第一次燃烧后，那些未完全燃烧的部分由于人为引入新鲜空气而在排气过程中被补燃，所以通过消声器排入大气的废气中很少或没有火花。在存在可燃气体的情况下，废气中存在火星是起火的主要原因。因此，二次空气喷射系统也是防止内燃机废气引起火灾的重要技术和设施。除了用在轿车上，还广泛应用于内燃机车和安全要求较高的专用车辆，如液化气运输车、轻油运输车、机场加油车等。