3.2 二次空气系统的设计
此处所说的二次空气系统即空气泵型二次空气系统,发动机二次空气系统的构成及相关元件有:空气滤清器、二次空气泵、连接管道、发动机控制单元与组合阀门等。
1、二次空气泵的结构
空气泵装在发动机前端,由一个离心式空气滤清器和一个叶片泵组成。空气泵由发动机曲轴带轮经传动带驱动,向喷射系统供应量大而压力低的空气。
离心式空气滤清器装在泵的转子轴的一端与泵以同转速转动,离心式空气滤清器的作用是清洁进入空气泵的空气。离心式空气滤清器的滤清原理是,当叶轮高速转动时,空气中的尘粒与空气相比,质量较大,在离心力的作用下从进入到空气泵里的空气流中分离出去。
叶片泵由泵壳、转子、叶片、叶片密封槽、进气道和出气道等组成。为了使叶片能与泵壳内孔间形成大小不同的空腔,转子旋转中心线与泵壳内孔中心线并不重合。在带轮带动下,转子在一条与泵壳内孔不重合的轴线上旋转。两片叶片在转子的槽中一夹角180°布置,并在槽中滑动,叶片与转子槽间有密封槽。
2、空气泵的工作原理
(1) 当泵转动时,第1个叶片从进气孔上扫过,这一扫过逐渐增大了进气孔一边由转子、叶片和泵壳内孔形成的进气室的容积,从而产生一定的真空度,在该真空的作用下,经离心式空气滤清器滤清的空气则进入进气室。
(2) 转子继续转动,第2个叶片又扫过进气孔,此时,上述第1个叶片转动使吸入的空气被限制在由两个叶片、转子和泵壳内孔所密闭的较大的空间里,当转子继续转动时,这部分空气便被扫到一个较小的空间里,使其受到压缩。
(3) 转子继续转动,一旦第1个叶片开始扫过泵的排气孔,则该部分已被压缩的空气就从排气孔泵送进喷射系统中去,从而完成空气泵的一个进气-压缩-排气循环。转子每转1圈,完成上述2个循环。
当泵的转子以高速运转时,上述循环则不间断地进行,源源不断地为喷射系统提供新鲜空气。
3.2.1.2 分流阀
分流阀常作为一个单独的总成用螺栓装在空气泵上,而管路则用软管与空气泵和空气喷射歧管相连。设置分流阀的目的是当发动机突然减速时,防止排气系统“回火”到空气泵。
当节气门突然关闭、发动机突然减速时,会在进气管里 很高的真空度,从而导致进入汽缸的可燃混合气太浓,在作功行程里无法完全燃烧。排气时,就有较多的没有充分燃烧的混合气经排气门排往排气管。如果在这时,二次空气喷射系统把新鲜空气喷入排气歧管,则新鲜空气便加剧了未充分燃烧的混合气在排气管内的燃烧,从而产生“回火”。而设置分流阀的作用在于发动机突然减速的最初时间里,瞬间把空气泵送来的空气排入大气,使新鲜空气不能喷入排气管,从而防止了“回火”的发生。
当节气门开度突然减小、发动机突然减速时,在进气管产生了较大的真空度,该真空度通过管道传到分流阀膜片表面,在该真空度的作用下,膜片克服弹簧力向上运动,带动双向作用阀的下阀打开了下阀口,经下阀口与释气孔(由消声材料制作)相通,使从空气泵来的空气流无声地瞬间排往大气。但是,空气泵来的空气流被分流阀排往大气的时间仅仅能进行一瞬间,其原因是在膜片上加工有孔板流量孔,该孔能很快平衡膜片两边的气压。因此在弹簧力的作用下,膜片和双向作用阀在几秒内又回到下面位置。双向作用阀又关闭了下阀口,空气泵便又开始向排气歧管或排气门区供应新鲜空气。
释压阀(限压阀)主要由阀体、弹簧、阀门和阀座等组成,其作用是当发动机高速运转,空气泵泵送的空气流气压超过释压阀弹簧预调弹力时,空气压力克服弹簧弹力,促使阀门离开阀座,压力过大的空气则通过阀门与阀座间的通道经释气孔排入大气,从而使进入空气喷射歧管的空气压力基本上保持恒定;当空气泵送来的空气其压力低于弹簧预调弹力时,弹簧压阀门回位,从而切断了排往大气的通路。由此可见,释压阀弹簧的预调弹力决定了各种工况下,空气泵泵送到整个二次空气喷射系统的空气压力。
止回阀,装在空气喷射管上。它允许从空气泵来的具有一定压力的空气进入空气喷射歧管,而防止高温的发动机废气进入连接软管和空气泵。也就是说,若空气泵皮带断裂或传动打滑等原因造成空气泵停转或转速下降,空气连接软管漏气等不能向喷射系统正常供应空气时,单向阀可以保护二次空气喷射系统免受高温的废气损害。
3.2.2 二次空气系统工作过程
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