Понимание системы впрыска воздуха

Впрыск воздуха — это метод снижения выбросов выхлопных газов, который включает впрыск воздуха в каждое из выпускных отверстий двигателя, где он смешивается с горячими выхлопными газами и окисляет HC и CO. Образуются H2O и CO2. В первые дни контроля выбросов было просто достичь требуемых требований по выбросам за счет впрыска воздуха. Одним из первых дополнительных устройств для окисления HC и CO в выхлопных газах был впрыск воздуха, также известный как система воздушного насоса.

В этой статье вы узнаете определение, компоненты, схему, работу, преимущества и недостатки системы впрыска воздуха.

Что такое система нагнетания воздуха?

Чтобы снизить выбросы HC и CO, система впрыска воздуха нагнетает свежий воздух в выпускные отверстия двигателя. Несгоревшее и частично сгоревшее топливо можно найти в выхлопных газах двигателя. Это топливо продолжает гореть за счет кислорода из системы впрыска воздуха. Воздушный насос, перепускной клапан, воздухораспределительный коллектор и воздушный обратный клапан являются основными компонентами системы.

Рудольф Дизель был тем, кто придумал эту идею. На рис. 1 показана конфигурация системы. Во время подачи бензина в цилиндр в этой схеме впрыскивается как воздух, так и топливо. Давление воздуха, необходимое для впрыска топлива, составляет около 70 бар и выше.

В двигателе внутреннего сгорания впрыск топлива представляет собой механизм смешивания топлива с воздухом. Системы впрыска топлива имеют множество функциональных целей, но всех их объединяет одно:они подают топливо в процесс сгорания. Существуют различные конкурирующие цели, в том числе производство электроэнергии, расход топлива, показатели выбросов, надежность, бесперебойная работа, ввод в эксплуатацию, текущие расходы и затраты на техническое обслуживание — все это факторы, которые необходимо учитывать.

Компоненты системы подачи воздуха

Ниже приведены основные компоненты системы нагнетания воздуха:

• Насос подачи воздуха с фильтром.
• Воздушные коллекторы и сопла.
• Клапан защиты от обратного огня.
• Обратный клапан.
• Подключение шлангов.

Насос подачи воздуха:

Воздушные насосы имеют ременный привод от коленчатого вала и расположены в передней части двигателя. Насос всасывает свежий воздух через внешний фильтр и направляет его через соединительные шланги к каждому выпускному отверстию под низким давлением. Когда этот дополнительный воздух добавляется к нагретым выбросам HC и CO в выпускном коллекторе, они окисляются, превращая эти элементы в H2O и CO2.

Воздушные коллекторы и сопла:

Для подачи воздуха в выхлопную систему двигателя ранние системы впрыска воздуха использовали один из двух методов:

• На двигателях меньшего размера внешний воздушный коллектор подает воздух к выпускному отверстию рядом с каждым выпускным клапаном через впрыскивающие трубки.
• Через туннели в головке блока цилиндров или выпускном коллекторе внутренний воздушный коллектор подает воздух к выпускному отверстию рядом с каждым выпускным клапаном на более крупных двигателях.

Клапан защиты от обратного огня:

Высокий вакуум во впускном коллекторе позволяет топливно-воздушной смеси обогащаться топливом во время замедления двигателя. Свежий воздух, впрыскиваемый в выпускной коллектор во время торможения, смешивается с несгоревшим бензином в выхлопных газах, что приводит к обратному воспламенению двигателя. Этот обратный эффект вызван быстрым сгоранием несгоревших газов, которые могут разрушить глушитель. Для предотвращения этого используется клапан, препятствующий обратному воспламенению, или подавитель обратного воспламенения, перекрывающий поток воздуха во время замедления. Чтобы остановить поток воздуха, используются как клапан глотка, так и отводной клапан.

Обратный клапан:

Односторонний обратный клапан предотвращает обратный поток выхлопных газов из двигателя через воздушный насос. Между воздушным коллектором и отводным клапаном или клапаном глотка находится обратный клапан. Пружина обратного клапана закрывает клапан, чтобы блокировать обратный поток выхлопных газов, когда давление выхлопных газов превышает давление впрыска воздуха или если воздушный насос выходит из строя. На рядных двигателях часто устанавливается один обратный клапан, а на двигателях V-образного типа обычно устанавливаются два клапана (по одному на ряд цилиндров). С другой стороны, некоторые двигатели V-образного типа имеют только один обратный клапан.

Система впрыска вторичного воздуха имеет дополнительные детали:

• Воздушный фильтр
• Насос вторичного воздуха
• Блок управления двигателем
• Реле управления
• Переключающий клапан
• Комбинированный клапан.

Схема системы подачи вторичного воздуха:

Принцип работы

Работа системы нагнетания воздуха менее сложна и ее легко понять. при его работе вращающиеся лопасти воздушного насоса нагнетают воздух в распределительный клапан при работающем двигателе. Воздух проходит через распределительный клапан, обратный клапан, коллектор впрыска воздуха и поступает в двигатель, если автомобиль не замедляется. Выпускные клапаны продуваются свежим воздухом. Перепускной клапан предотвращает попадание воздуха в выпускной коллектор двигателя во время торможения. Это позволяет избежать потенциальной обратной вспышки, которая может повредить выхлопную систему автомобиля. Отводной клапан сбрасывает избыточное давление в системе, когда это необходимо.

Система подачи вторичного воздуха:

Во время фазы холодного пуска, когда каталитический нейтрализатор еще не работает, эта система еще больше снижает уровни HC и CO. В бензиновых двигателях со стехиометрическим приводом трехкомпонентный каталитический нейтрализатор обеспечивает коэффициент конверсии более 90%. При холодном пуске выделяется до 80% выхлопных газов автомобиля. Однако, поскольку каталитический нейтрализатор эффективен только при температуре от 300°C до 350°C, выбросы необходимо снижать на этапе холодного пуска с использованием различных методов. Именно этим и занимается система вторичного воздуха.

Когда в выхлопной системе достаточно остаточного кислорода и температура достаточно высока, углеводороды и CO вступают во вторичную реакцию с образованием CO2 и H2O.

Когда смесь сильно обогащается во время фазы холодного пуска, воздух впрыскивается в поток выхлопных газов, чтобы обеспечить достаточное количество кислорода для реакции. Система вторичного воздуха отключается примерно через 100 секунд в автомобилях с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором и лямбда-регулированием. Тепло, образующееся во вторичной реакции, немедленно повышает рабочую температуру каталитического нейтрализатора.

Возможна активная или пассивная подача дополнительного воздуха. Пассивная система использует колебания давления в выхлопной системе. Из-за разрежения, вызванного расходом выхлопной трубы, дополнительный воздух поступает через синхронный клапан. Вторичный воздух нагнетается насосом в активной системе. Эта система дает вам больше контроля.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о системе подачи воздуха:

Преимущества и недостатки системы подачи воздуха

Преимущества:

Ниже приведены преимущества системы нагнетания воздуха в различных областях применения:

• Это позволяет улучшить распыление и распределение топлива.
• BMEP выше, чем у других типов систем впрыска, потому что сгорание более полное.
• Это позволяет использовать менее дорогое топливо.

Недостатки:

Несмотря на хорошие преимущества системы нагнетания воздуха, все же имеют место некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки системы нагнетания воздуха в различных областях ее применения:

• Для работы компрессора требуется сложный механизм.
• Вес двигателя увеличивается.
• Поскольку часть мощности двигателя необходима для работы компрессора, его B.H.P. уменьшается.

Это все для этой статьи, где обсуждаются определение, компоненты, схема, принцип работы, преимущества и недостатки системы впрыска вторичного воздуха. Надеюсь, вы многому научитесь из прочитанного, если да, поделитесь с другими учениками. Спасибо за прочтение, увидимся!