공기 분사 시스템 이해

에어 인젝션은 엔진의 각 배기 포트에 공기를 주입하여 뜨거운 배기 가스와 혼합되어 HC와 CO를 산화시키는 배기 가스 배출을 낮추는 기술입니다. H2O와 CO2가 형성됩니다. 배출 제어 초기에 공기 주입으로 필요한 배출 요구 사항을 달성하는 것은 간단했습니다. 배기 가스에서 HC와 CO를 산화시키는 최초의 추가 장치 중 하나는 공기 펌프 시스템으로 알려진 공기 주입이었습니다.

이 기사에서는 공기 분사 시스템의 정의, 구성 요소, 다이어그램, 작동, 장점 및 단점을 배웁니다.

공기 분사 시스템이란 무엇입니까?

HC 및 CO 배출량을 줄이기 위해 공기 분사 시스템은 신선한 공기를 엔진의 배기 포트로 펌핑합니다. 연소되지 않고 부분적으로 연소된 연료는 엔진의 배기 가스에서 찾을 수 있습니다. 이 연료는 공기 분사 시스템의 산소로 인해 계속 연소됩니다. 공기 펌프, 전환 밸브, 공기 분배 매니폴드 및 공기 체크 밸브는 시스템의 주요 구성 요소입니다.

Rudolf Diesel은 아이디어를 생각해 낸 사람이었습니다. 그림 1은 시스템 구성을 보여줍니다. 가솔린이 공급되는 동안 공기와 연료가 이 배열로 실린더에 주입됩니다. 연료 분사에 필요한 공기압은 약 70bar 이상입니다.

내연 기관에서 연료 분사는 연료와 공기를 결합하는 메커니즘입니다. 연료 분사 시스템은 다양한 기능적 목표를 가지고 있지만 모두 한 가지 공통점이 있습니다. 바로 연소 과정에 연료를 공급한다는 것입니다. 전력 생산, 연료 소비, 배기 가스 성능, 신뢰성, 원활한 작동, 시작, 지속적인 비용 및 유지 보수 비용을 포함하여 다양한 경쟁 목표가 고려되어야 하는 요소입니다.

공기 분사 시스템의 구성요소

다음은 공기 분사 시스템의 주요 구성 요소입니다.

• 필터가 있는 공기 공급 펌프.
• 공기 매니폴드 및 노즐.
• 역화 방지 밸브.
• 체크 밸브.
• 호스 연결.

공기 공급 펌프:

공기 펌프는 크랭크축에서 벨트로 구동되며 엔진 전면에 있습니다. 펌프는 외부 필터를 통해 신선한 공기를 끌어들여 연결 호스를 통해 저압의 각 배기 포트로 보냅니다. 이 여분의 공기가 배기 매니폴드의 가열된 HC 및 CO 배출물에 추가되면 산화되어 이러한 요소를 H2O 및 CO2로 변환합니다.

공기 매니폴드 및 노즐:

엔진의 배기 시스템에 공기를 공급하기 위해 초기 공기 분사 시스템은 다음 두 가지 방법 중 하나를 사용했습니다.

• 소형 엔진에서 외부 공기 매니폴드는 분사 튜브를 통해 각 배기 밸브 근처의 배기 포트에 공기를 공급합니다.
• 실린더 헤드 또는 배기 매니폴드의 터널을 통해 내부 공기 매니폴드는 공기를 대형 엔진의 각 배기 밸브 근처의 배기 포트로 운반합니다.

역화 방지 밸브:

흡기 매니폴드 진공이 높으면 엔진 감속 중에 공기-연료 혼합물이 연료가 풍부해집니다. 감속 중에 배기 매니폴드에 주입된 신선한 공기는 배기 가스에서 연소되지 않은 가솔린과 혼합되어 엔진 역화를 유발합니다. 이 역화는 연소되지 않은 가스의 빠른 연소로 인해 발생하며 머플러를 손상시킬 수 있습니다. 역화 방지 또는 역화 억제 밸브는 감속 중에 공기 흐름을 차단하여 이를 방지하는 데 사용됩니다. 기류를 멈추기 위해 걸프 밸브와 전환 밸브가 모두 사용됩니다.

체크 밸브:

단방향 체크 밸브는 배기 가스가 공기 펌프를 통해 엔진에서 역류하는 것을 방지합니다. 공기 매니폴드와 전환 밸브 또는 걸프 밸브 사이에는 체크 밸브가 있습니다. 체크 밸브 스프링은 배기 압력이 공기 분사 압력을 초과하거나 공기 펌프가 고장난 경우 배기의 역류를 차단하기 위해 밸브를 닫습니다. 인라인 엔진에는 단일 체크 밸브가 배치되는 경우가 많지만 V형 엔진에는 일반적으로 두 개의 밸브(실린더 뱅크당 하나씩)가 설치됩니다. 반면에 일부 V형 엔진에는 체크 밸브가 하나만 있습니다.

2차 공기 분사 시스템에는 몇 가지 추가 부품이 있습니다.

• 에어 필터
• 보조 공기 펌프
• 엔진 제어 장치
• 제어 릴레이
• 전환 밸브
• 콤비네이션 밸브.

2차 공기 분사 시스템의 다이어그램:

작동 원리

공기 분사 시스템의 작동은 덜 복잡하고 쉽게 이해할 수 있습니다. 작동 중에 공기 펌프의 회전 날개는 엔진이 작동 중일 때 공기를 다이버터 밸브로 밀어 넣습니다. 공기는 전환 밸브, 체크 밸브, 공기 분사 매니폴드를 통해 구동되며 차량이 감속하지 않을 경우 엔진으로 유입됩니다. 배기 밸브는 신선한 공기로 불어납니다. 디버터 밸브는 감속 중에 공기가 엔진 배기 매니폴드로 들어가는 것을 방지합니다. 이렇게 하면 차량의 배기 시스템에 해를 끼칠 수 있는 잠재적인 역화를 방지할 수 있습니다. 전환 밸브는 필요할 때 시스템의 잉여 압력을 방출합니다.

2차 공기 분사 시스템:

콜드 스타트 ​​단계에서 촉매 변환기가 아직 작동하지 않을 때 이 시스템은 HC 및 CO 수준을 훨씬 더 낮춥니다. 화학양론적으로 구동되는 가솔린 엔진에서 3방향 촉매 변환기는 90% 이상의 전환율을 달성합니다. 콜드 스타트 ​​시 차량 배출량의 최대 80%가 방출됩니다. 그러나 촉매 변환기는 300°C에서 350°C 사이에서만 효과적이기 때문에 다양한 방법을 사용하여 콜드 스타트 ​​단계에서 배출량을 줄여야 합니다. 2차 공기 시스템이 하는 일은 바로 그 일을 하는 것입니다.

배기 시스템에 충분한 잔류 산소가 있고 온도가 충분히 높으면 HC와 CO가 반응하여 2차 반응에서 CO2와 H2O를 생성합니다.

콜드 스타트 ​​단계에서 혼합물이 매우 풍부하면 반응에 충분한 산소가 있는지 확인하기 위해 공기가 배기 흐름으로 주입됩니다. 2차 공기 시스템은 3방향 촉매 변환기 및 람다 제어 기능이 있는 차량에서 약 100초 후에 꺼집니다. 2차 반응에서 생성된 열은 즉시 촉매 변환기의 작동 온도를 높입니다.

추가 공기의 능동 또는 수동 공급이 가능합니다. 패시브 시스템은 배기 시스템의 압력 진동을 사용합니다. 배기관의 유량으로 인한 진공으로 인해 추가 공기가 타임 밸브를 통해 유입됩니다. 2차 공기는 활성 시스템의 펌프에 의해 분사됩니다. 이 시스템을 사용하면 더 많은 제어가 가능합니다.

공기 분사 시스템에 대해 자세히 알아보려면 아래 동영상을 시청하십시오.

공기 분사 시스템의 장점과 단점

장점:

다음은 다양한 응용 분야에서 공기 분사 시스템의 이점입니다.

• 향상된 연료 분무 및 분배를 가능하게 합니다.
• BMEP는 연소가 더 완벽하기 때문에 다른 유형의 분사 시스템보다 높습니다.
• 저렴한 연료를 사용할 수 있습니다.

단점:

공기 분사 시스템의 장점에도 불구하고 여전히 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 다음은 다양한 응용 분야에서 공기 분사 시스템의 단점입니다.

• 압축기의 작동에는 복잡한 메커니즘이 필요합니다.
• 엔진의 무게가 증가합니다.
• 엔진 동력의 일부는 압축기를 작동하는 데 필요하기 때문에 엔진의 B.H.P. 감소합니다.

이것이 2차 공기 분사 시스템의 정의, 구성 요소, 다이어그램, 작동 원리, 장점 및 단점에 대해 논의한 이 기사의 전부입니다. 독서를 통해 많은 것을 배우기를 바라며, 그렇다면 다른 학생들과도 공유해 주시기 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다. 다음에 뵙겠습니다!