二次空气喷射系统

作者:本网编辑 发布时间:2011-04-13
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图1 电气驱动的开关阀中集成了压力传感器,具有故障诊断的能力

二次空气喷射技术保证了汽油发动机排气系统中氢和碳氢化合物以及CO的快速氧化,最终实现了更加严格的尾气排放要求。

二次空气喷射系统诞生已经很长时间,是一种经过验证的可以有效降低尾气中有害气体排放的先进技术。但是,随着汽车发动机本身的技术改进以及催化技术的使用,大幅降低了有害气体的排放。所以,二次空气喷射技术的应用一直没有得到足够的重视。

随着汽车尾气排放法规的日益严格,二次空气喷射技术再次进入了研究者的视线。尽管也有其他的方法来降低汽车尾气中有害气体的含量,但使用这项技术更加经济、高效。

技术原理

二次空气喷射技术就是将新鲜的空气导入到汽车的排气管内,也就是尽可能贴近排气阀导入新鲜空气,从而使新鲜空气和发动机废气很好地混合在一起。含氧量丰富的新鲜空气对发动机废气中的碳氢化合物和CO进行氧化,同时释放热量。这个附带产生的热量可以使发动机启动时的排气温度达到80℃,从而保证后面的三元催化器在汽车启动后马上开始工作。经过试验测试,这种方法可以在发动机启动后的45s内,减少60%的碳氢化合物排放。这一结果在当前增压发动机广泛流行的背景下,无疑有着积极的作用。因为增压器会降低排气温度,延迟催化器的响应时间。


图2 Pierburg公司全新研发生产的电气驱动空气泵

技术优势

1. 延长三元催化器的寿命

提高了排气温度也就不用再把三元催化器安装在贴近发动机的位置,这样无疑延迟了它的老化,从而也稳定了尾气排放指标。在美国,按照规定,获得了(美国加利福尼亚)Sulev特级超低排放标准认证的车辆必须保证15年内的排放指标稳定不变。借助于二次空气喷射技术,汽油发动机的尾气排放会保持在一个稳定的水平上,既使是汽油的质量与生物汽油或者合成汽油的质量有着较大差距时也会保持相对稳定。

2. 提高车辆驾驶舒适性

二次空气喷射技术在提高车辆的驾驶舒适性方面也有着积极的意义。在车辆冷启动时,二次空气喷射技术能够比普通技术使发动机有更加稳定的、更低的怠速,且有着更好的废气排放性能。


图3 二次空气吸入系统的结构和功能

3. 成本控制

出于成本费用的原因,小型车辆可能很少采用二次空气喷射系统,因为在小型车辆满足欧VI排放标准时不一定必须使用这种系统。而对于大排量的中高档轿车,由于发动机在怠速时很少有特殊的负载,因此不容易达到所需的排气温度,所以配备这种系统就比较重要。另外,在采用了二次空气喷射技术之后,汽车生产厂还可以减少三元催化器中贵金属的用量。

结语

Pierburg公司在这一技术领域处于世界先进水平,他们计划从2011年起在市场上投放一种新型电动空气泵。由于二次空气喷射仅在发动机启动前的20~90s内有用,因此他们对空气泵的响应性能和噪声都进行了改进。同时,在二次空气喷射系统中,人们也越来越多地使用带有压力传感器的开关阀。它堵塞了不需要二次空气喷射系统时排气气流回流的通道。与竞争对手的同类产品相比较,其电磁力驱动保障了很高的开启力,保障了自发的开启性能,而且压力传感器也提供了故障诊断所需的接口。

二次空气喷射系统不仅仅在汽油发动机中有着美好的前景,在柴油发动机中,二次空气喷射的新鲜空气也能够改善排气链中的碳氢化合物和CO2的氧化以及整个混合气的混合情况。把平均排气温度提高20℃~30℃,能够在整个循环中把CO转换率提高70%。

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