Air Injection System verstehen

Die Lufteinspritzung ist eine Technik zur Verringerung der Abgasemissionen, bei der Luft in jede der Auslassöffnungen eines Motors eingespritzt wird, wo sie sich mit dem heißen Abgas vermischt und HC und CO oxidiert. H2O und CO2 werden gebildet. In den Anfängen der Abgasreinigung war es einfach, die geforderten Emissionsanforderungen durch Lufteinblasung zu erreichen. Eines der ersten Zusatzgeräte zur Oxidation von HC und CO im Abgas war die Lufteinspritzung, auch als Luftpumpensystem bekannt.

In diesem Artikel lernen Sie die Definition, die Komponenten, das Diagramm, die Funktionsweise sowie die Vor- und Nachteile eines Lufteinblassystems kennen.

Was ist ein Luftinjektionssystem?

Um die HC- und CO-Emissionen zu senken, pumpt ein Lufteinspritzsystem Frischluft in die Auslassöffnungen des Motors. Unverbrannter und teilweise verbrannter Kraftstoff kann in den Abgasen eines Motors gefunden werden. Dieser Kraftstoff brennt aufgrund des Sauerstoffs aus dem Lufteinspritzsystem weiter. Die Luftpumpe, das Umschaltventil, der Luftverteiler und das Luftrückschlagventil sind die Hauptkomponenten des Systems.

Die Idee stammt von Rudolf Diesel. Abbildung 1 zeigt die Konfiguration des Systems. Bei dieser Anordnung wird während der Benzinzufuhr sowohl Luft als auch Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt. Der für die Kraftstoffeinspritzung erforderliche Luftdruck beträgt etwa 70 bar oder mehr.

In einem Verbrennungsmotor ist die Kraftstoffeinspritzung ein Mechanismus zum Kombinieren von Kraftstoff mit Luft. Kraftstoffeinspritzsysteme haben unterschiedliche Funktionsziele, aber eines haben sie alle gemeinsam:Sie führen dem Verbrennungsprozess Kraftstoff zu. Es gibt verschiedene konkurrierende Ziele, darunter Stromerzeugung, Kraftstoffverbrauch, Emissionsverhalten, Zuverlässigkeit, reibungsloser Betrieb, Inbetriebnahme, laufende Kosten und Wartungskosten, alles Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt.

Komponenten eines Luftinjektionssystems

Im Folgenden sind die Hauptkomponenten eines Lufteinspritzsystems aufgeführt:

• Luftversorgungspumpe mit Filter.
• Luftverteiler und Düsen.
• Anti-Rückschlagventil.
• Rückschlagventil.
• Verbindungsschläuche.

Luftversorgungspumpe:

Die Luftpumpen werden von der Kurbelwelle riemengetrieben und befinden sich an der Vorderseite des Motors. Die Pumpe saugt Frischluft durch einen externen Filter an und schickt sie mit niedrigem Druck durch Verbindungsschläuche zu jedem Auslassanschluss. Wenn diese zusätzliche Luft den erhitzten HC- und CO-Emissionen im Auspuffkrümmer hinzugefügt wird, oxidieren sie und wandeln diese Elemente in H2O und CO2 um.

Luftverteiler und Düsen:

Um dem Abgassystem des Motors Luft zuzuführen, verwendeten frühe Lufteinspritzsysteme eine von zwei Methoden:

• Bei kleineren Motoren versorgt ein externer Luftverteiler die Auslassöffnung in der Nähe jedes Auslassventils durch Einspritzrohre mit Luft.
• Durch Tunnel im Zylinderkopf oder im Auspuffkrümmer transportiert ein interner Luftverteiler bei größeren Motoren Luft zur Auslassöffnung in der Nähe jedes Auslassventils.

Anti-Rückschlagventil:

Ein hoher Ansaugkrümmerunterdruck ermöglicht, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch während der Motorverzögerung kraftstoffreich wird. Frischluft, die während der Verzögerung in den Abgaskrümmer eingespritzt wird, vermischt sich mit unverbranntem Benzin im Auspuff, was zu Motorfehlzündungen führt. Diese Fehlzündung wird durch die schnelle Verbrennung von unverbrannten Gasen verursacht, die einen Schalldämpfer zerstören können. Um dies zu verhindern, wird ein Anti-Rückzündungs- oder Rückzündungsunterdrückungsventil verwendet, indem der Luftstrom während der Verzögerung abgeschaltet wird. Um den Luftstrom zu stoppen, werden sowohl das Schluckventil als auch das Umlenkventil verwendet.

Rückschlagventil:

Ein Rückschlagventil verhindert den Rückstrom von Abgasen aus dem Motor durch die Luftpumpe. Zwischen dem Luftverteiler und dem Umschaltventil oder Schluckventil befindet sich das Rückschlagventil. Die Feder des Rückschlagventils schließt das Ventil, um den Rückstrom des Abgases zu blockieren, wenn der Abgasdruck den Lufteinspritzdruck übersteigt oder wenn die Luftpumpe ausfällt. Bei Reihenmotoren wird oft ein einzelnes Rückschlagventil platziert, aber bei V-Motoren werden normalerweise zwei Ventile (eines pro Zylinderbank) installiert. Einige V-Motoren hingegen haben nur ein Rückschlagventil.

Das Sekundärluft-Einspritzsystem hat einige zusätzliche Teile:

• Luftfilter
• Sekundärluftpumpe
• Motorsteuergerät
• Steuerrelais
• Umschaltventil
• Kombiventil.

Schema eines Sekundärlufteinblassystems:

Arbeitsprinzip

Die Funktionsweise eines Luftinjektionssystems ist weniger komplex und leicht verständlich. Bei seiner Arbeit treiben die sich drehenden Flügel der Luftpumpe bei laufendem Motor Luft in das Umschaltventil. Die Luft wird durch das Umlenkventil, das Rückschlagventil, den Lufteinspritzverteiler und in den Motor getrieben, wenn das Fahrzeug nicht verzögert. Die Auslassventile werden mit Frischluft angeblasen. Das Schubumluftventil verhindert, dass während der Verzögerung Luft in den Auspuffkrümmer des Motors eintritt. Dadurch wird eine mögliche Fehlzündung vermieden, die das Abgassystem des Fahrzeugs beschädigen könnte. Das Umschaltventil lässt überschüssigen Druck im System ab, wenn er benötigt wird.

Das Sekundärluft-Einspritzsystem:

In der Kaltstartphase, wenn der Katalysator noch nicht funktioniert, senkt dieses System den HC- und CO-Gehalt noch weiter ab. Bei stöchiometrisch betriebenen Ottomotoren erreicht ein 3-Wege-Katalysator eine Konvertierungsrate von über 90 %. Beim Kaltstart werden bis zu 80 % der Emissionen eines Fahrzeugs freigesetzt. Da der Katalysator jedoch nur zwischen 300 °C und 350 °C wirksam ist, müssen die Emissionen während der Kaltstartphase durch verschiedene Maßnahmen reduziert werden. Genau das ist die Aufgabe des Sekundärluftsystems.

Wenn genügend Restsauerstoff im Abgassystem vorhanden ist und die Temperatur hoch genug ist, reagieren HC und CO in einer Sekundärreaktion zu CO2 und H2O.

Bei sehr fettem Gemisch während der Kaltstartphase wird die Luft in den Abgasstrom eingespritzt, um genügend Sauerstoff für die Reaktion zu gewährleisten. Bei Fahrzeugen mit Drei-Wege-Katalysator und Lambdaregelung wird das Sekundärluftsystem nach ca. 100 Sekunden abgeschaltet. Die bei der Sekundärreaktion entstehende Wärme erhöht sofort die Arbeitstemperatur des Katalysators.

Eine aktive oder passive Zufuhr von Zusatzluft ist möglich. Das passive System nutzt Druckschwingungen im Abgassystem. Aufgrund des Unterdrucks, der durch die Strömungsgeschwindigkeit des Auspuffrohrs entsteht, wird zusätzliche Luft über ein zeitgesteuertes Ventil zugeführt. Die Sekundärluft wird von einer Pumpe in ein aktives System eingeblasen. Dieses System gibt Ihnen mehr Kontrolle.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über das Lufteinspritzsystem zu erfahren:

Vor- und Nachteile eines Luftinjektionssystems

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile eines Lufteinblassystems in seinen verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Es ermöglicht eine verbesserte Kraftstoffzerstäubung und -verteilung.
• Der BMEP ist höher als bei anderen Arten von Einspritzsystemen, da die Verbrennung vollständiger ist.
• Es ermöglicht die Verwendung kostengünstigerer Kraftstoffe.

Nachteile:

Trotz der guten Vorteile eines Luftinjektionssystems treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile eines Lufteinblassystems in seinen verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Der Betrieb des Kompressors erfordert einen komplexen Mechanismus.
• Das Gewicht des Motors nimmt zu.
• Da ein Teil der Motorleistung zum Betreiben des Kompressors benötigt wird, wird der B.H.P. wird verringert.

Das ist alles für diesen Artikel, in dem die Definition, die Komponenten, das Diagramm, das Funktionsprinzip, die Vor- und Nachteile eines Sekundärlufteinblassystems besprochen werden. Ich hoffe, Sie lernen viel aus der Lektüre, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Schülern. Danke fürs Lesen, bis bald!