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汽车二次空气喷射AI系统

2019-07-16 17:47:51 养车干货
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汽车二次空气喷射(AI)系统!

二次空气喷射(Air Injection,即AI)系统的实质是将一定量的新鲜空气引入排气管或三元催化转换器中,使废气中的有害气体与空气进一步燃烧,以进一步减少有害物的排放。

a.发动机处于正常工作温度时,二次空气喷射系统可降低HC和CO的排放量。

b.发动机刚起动时二次空气喷射系统不但能降低HC的排放量,而且会缩短氧传感器的加热时间,使发动机控制模块尽快进入空燃比闭环控制过程。

一、系统的工作原理

二次空气喷射系统简图

二次空气又分为上游气流及下游气流。上游气流进入排气歧管,下游气流流进转换器中的空气室中,空气进入排气歧管及三元催化转换器的时机由发动机控制模块(ECU)进行控制。

目前所用的二次空气供给方法有两种:

1、空气泵系统。

利用空气泵将压缩空气导入排气系统;

2、脉冲空气系统。

利用排气压力将空气导人排气系统。

一、空气泵系统

空气泵系统

许多二次空气喷射系统都是用空气泵将空气泵入排气口或催化转换器。空气泵系统,由真空控制空气旁通阀和空气分流阀,它们又控制从空气泵到排气口或催化转换器的空气量。空气分流阀到排气口和催化转换器之间各有一个单向阀,以防止在减速等情况时,排气管中的废气倒流至二次空气喷射系统。发动机控制模块控制两个电磁线圈,分别给旁通阀和分流阀供应真空(电磁阀在图中未画出)。当点火开关打开,就向电磁阀加了电压,发动机控制模块通过控制电磁阀接地而使其通电。

空气泵

空气泵如图所示,其原理是利用离心方式将干净的空气泵入系统中。

空气泵工作原理

图上所示为空气泵的工作过程。由图可见,由于转子带动翼板旋转,使空气泵内的压力低于进气口外的压力,所以空气被吸入空气泵。转子继续带动翼板旋转,使空气被压缩并流动到排气口,此时由于排气口外的压力比排气口内的小,而且还有.冀板的推动作用,最终使空气从排气口排出。空气泵工作时,这一过程周而复始,将空气连续不断地泵入排气系统。

空气泵系统有以下几种工作方式:

1)在发动机刚起动后,发动机控制模块控制电磁阀在断电状态,电磁阀切断旁通阀和分流阀的真空。这样,从空气泵来的空气通过旁通阀旁通到大气。这种工作状态持续的时间取决于发动机的温度,温度越低,持续时间越长。

2)发动机暖车时,发动机控制模块给旁通电磁阀和分流电磁阀通电,空气从空气泵经旁通阀流到分流阀,分流阀再将空气导入排气口。进入排气口的空气使HC排放物在排气歧管中燃烧,这种燃烧同时使氧传感器快速加热。这种工作模式下,发动机控制模块以空燃比开环方式工作。

3)发动机在正常工作温度下运行时,发动机控制模块以空燃比闭环方式工作。发动机控制模块只给旁通电磁阀通电,而使分流电磁阀断电,切断供到分流阀的真空。这样,从空气泵来的空气经旁通阀流至分流阀后被导入催化转换器,并与HC和CO燃烧,减少HC和CO的排放量。旁通阀和分流阀都有一个卸压阀,如果系统堵塞或阻力过大时,卸压阀可释放压力以防止空气泵压力过高。在发动机处于正常工作温度时,二次空气喷射系统不可向排气口泵入空气,否则排气流中的附加空气使来自氧传感器的信号变弱。

发动机控制模块对这些弱信号的响应是,增加燃油喷射脉冲,因而会增加燃油消耗和CO的排放量。

二 、脉冲空气系统

同空气泵系统相比,脉冲空气系统不需动力源注入空气,而是依靠大气压力与废气真空脉冲之间的压力差使空气进入排气歧管,因此减少了成本及功率消耗。其工作原理如图所示。

脉冲空气系统原理图

空气来自空气滤清器,发动机控制模块(ECU)控制电磁阀的打开及关闭,电磁阀与单向阀相连。由于排气中压力是正负交替的脉冲压力波,当发动机以较低转速运转时,排气压力为负,空气由滤清器通过电磁阀和单向阀进入排气口,与排出的HC进一步燃烧,故可降低HC的排放量;当排气压力为正时,固有单向阀,所以空气不能反向流动,但此时也没有新鲜空气进入排气口,即不能降低HC的排放量。脉冲空气系统的上、下游空气道各有一个电磁阀和一个单向阀。因为排气口的低压脉冲持续时间随发动机转速的提高而缩短,所以脉冲式二次空气喷射系统在发动机转速较低时,降低HC排放的效果更好。如下图所示为日本丰田公司采用的脉冲空气喷射系统。

丰田脉冲空气系统

三、二次空气喷射系统的诊断

系统测试

如果二次空气喷射系统发生故障,则发动机温度升高时,它不向排气口泵人空气,HC的排放量也会升高。进行测试时,应注意以下几点:

1)诊断二次空气喷射系统,首先要检查该系统上所有真空软管和电路连接。

2)此外空气泵在皮带轮的后面有一个离心式滤清器,空气通过滤清器将灰尘过滤后流入气泵。皮带轮与滤清器用螺栓连接在泵轴上,可分别检修它们,如下图所示。如果皮带轮或滤清器弯曲、磨损或损坏,应将其更换。

空气泵带轮与离心式滤清器

3)空气泵的皮带必须有特定的。带轮松动或二次空气喷射系统有故障,会导致二次喷射系统不能正常工作,最终导致废气成分升高或燃油消耗过量。

4)二次空气喷射系统的泄压阀(其作用是当系统堵塞或阻力过大时,释放压力以防止空气泵压力过高)有的连在旁通阀和分流阀上,也有的连在空气泵上。如果泄压阀卡在开启位置,来自空气泵的空气流将通过该阀连续排出,导致有害气体的排放量增加。

5)如果二次空气喷射系统中的软管有烧坏的迹象,这表明单向阀有泄漏,使排气进入该系统。

6)空气歧管和管道的泄漏会导致废气漏出和产生大量噪声。

7)如果在旁通阀电磁阀或分流阀电磁阀中或相应的导线内有故障,或者是来自空气泵的气流连续逆流(从空气泵流至排气口)或顺流(从空气泵至催化转换器),二次空气喷射系统可能会在发动机控制模块内设置故障码。应使用故障诊断仪检查与二次空气喷射系统有关的所有故障代码。在对系统进行进一步诊断之前,应查明这些代码的原因。

旁通阀和分流阀的诊断

1)旁通阀的诊断。

在起动发动机时,听一听短时间内是否有空气从旁通阀排出。如果没有空气排出,则从旁通阀拆下真空软管,再起动发动机。如果现在从旁通阀排出了空气,应检查旁通电磁阀和连接导线。当旁通阀仍无排出空气时,应检查从气泵至该阀的空气输送情况,如果有空气输送,需更换旁通阀。

2)分流阀的诊断。

在发动机温度升高时,从分流阀处拆下至空气泵排气口的软管,检查是否有来自该软管的气流,如下图所示。如果有气流,表明系统工作正常。如果没有空气流动,应从分流阀上拆下真空软管,再将真空计连接到该软管上。如果真空度高于3.38kPa,则应更换分流阀。如果真空度为零,应检查至分流电磁阀的真空软管、旁通电磁阀和连接导线。

当发动机处于正常工作温度时,将分流阀至催化转换器间的空气软管拆下,检查是否有来自于该软管的气流。如果有气流,表明在顺流模式下系统工作是正常的。如果没有气流,则从分流阀上拆下真空软管,再将真空表连接到该软管上。如果真空表指示真空度为零,应更换分流阀。如果在真空表上指示有一定的真空度,应检查至分流电磁阀的软管管路、旁通电磁阀和连接导线。

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