2차 공기 분사

2차 공기 분사(일반적으로 공기 분사라고 함)는 1966년에 도입된 차량 배기 가스 배출 제어 전략으로서 배기 가스의 2차 연소를 보다 완전하게 할 수 있도록 배기 스트림에 신선한 공기를 주입한다.

개발

배기가스 배출이 제어되는 메커니즘은 주입 방법과 배기 시스템으로 공기가 유입되는 지점에 따라 달라지며, 기술 개발 과정에서 변화가 있었다.

첫 번째 시스템은 실린더 헤드의 배기 포트 또는 배기 매니폴드에 공기를 엔진에 매우 가깝게 주입했다. 이러한 시스템은 배기관에서 연료가 배출되기 전에 배기가스에서 연소되지 않고 부분적으로 연소된 연료를 산화(연소)하기 위한 산소를 공급했다. 1960년대와 1970년대 초반 차량의 배기 가스에는 연소되지 않고 부분적으로 연소된 연료가 상당히 있었으며, 2차 공기 주입으로 테일파이프 배기가스가 현저히 감소하였다. 그러나, 특히 실화 또는 부적응 카뷰레터로 인한 배기가스가 과도하게 많은 경우, 재조합의 여분의 열은 배기 밸브를 손상시키는 경향이 있었고 배기 매니폴드를 휘감는 원인이 되는 것으로도 볼 수 있었다.

배출가스 제어 전략이 정교하고 효과적이 되면서 배기가스 흐름의 미연소 및 부분 연소 연료량이 줄어들었고, 특히 촉매변환기가 도입되면 2차 공기 분사 기능이 이동했다. 1차 배출 제어 장치라기 보다는 2차 공기 분사 시스템이 촉매변환기의 효율적인 기능을 지원하도록 조정되었다. 원래 공기 분사 지점은 업스트림 분사 지점으로 알려지게 되었다. 촉매변환기가 차가울 때 상류 지점에서 주입된 공기는 촉매의 작동 온도를 빠르게 높이기 위해 의도적으로 농후한 배기 가스와 함께 연소한다. 촉매가 따뜻해지면, 공기가 다운스트림 위치인 촉매변환기 자체에 주입되어 연소되지 않은 탄화수소의 카탈루션을 돕는다.

구현 방법

펌프 공기 분사

펌프 공기 분사 시스템은 엔진에 의해 벨트나 전기 모터를 통해 회전하는 공기 펌프, AIR 펌프 또는 구어적으로 "스모그 펌프"라고 불리는 베인 펌프를 사용한다. 펌프의 공기 흡입구는 회전 스크린이나 차량 공기 필터에 의해 필터링되어 시스템을 손상시킬 수 있을 정도로 큰 먼지 입자를 배제한다. 공기는 가벼운 압력으로 주입 지점에 전달된다. 체크 밸브는 배기가스가 공기 분사 시스템을 통해 다시 유입되는 것을 방지하여 펌프 및 기타 구성 요소를 손상시킬 수 있다.

카뷰레터 엔진의 배기 가스 연료 함량은 운전자가 스로틀을 갑자기 해제할 때 급증하는 경향이 있다. 이 원연료의 폭발적 연소로 인해 깜짝 놀랄 만한 영향과 잠재적으로 피해를 줄 수 있는 영향을 방지하기 위해 전환기 밸브를 사용한다. 이 밸브는 스로틀이 갑자기 닫히면서 발생하는 흡기 매니폴드 진공의 급격한 증가를 감지하고, 공기 펌프의 출구를 대기로 전환한다. 일반적으로 이 전환된 공기는 엔진 에어 클리너 또는 별도의 소음기로 전달되어 불쾌한 펌프 소음을 차단한다.

흡인 공기 분사

또한 엔진 공회전 시 배기 시스템의 음압 펄스를 이용하여 공기 주입을 달성할 수 있다. 흡인기 밸브라고 불리는 민감한 리드 밸브 어셈블리는 공기 주입 펌핑에 배치되어 공기 필터의 깨끗한 쪽에서 공기를 직접 흡입한다. 엔진을 공회전하는 동안 배기 시스템의 짧지만 주기적인 음압 펄스가 아스피레이터 밸브를 통해 촉매변환기의 배기 스트림으로 공기를 흡입한다. 맥박에어로 판매되고 있는 이 시스템은 1970년대부터 아메리칸 모터스, 크라이슬러, 그리고 다른 제조업자들에 의해 사용되었다. 아스피레이터는 펌프에 비해 비용, 중량, 포장 및 단순성의 장점을 제공했다. 또한 엔진 출력이 필요한 펌프가 없기 때문에 펌프와 관련된 기생충 손실이 제거된다. 그러나 아스피레이터는 공회전에서만 작동하므로 펌프에 비해 엔진 속도가 현저히 좁은 범위 내에서 훨씬 적은 공기를 허용한다. 이 시스템은 야마하 AIS(공기 분사 시스템)와 같은 현대의 모터사이클 엔진에 여전히 사용된다.

참고 항목

배기 가스 재순환

외부 링크

유튜브의 2차 공기 시스템 원리
Faiz, Asif; Weaver, Christopher S.; Walsh, Michael P. (January 1, 1996), "Thermal Oxidation", Air Pollution from Motor Vehicles: Standards and Technologies for Controlling Emissions, World Bank Publications, p. 96, ISBN 9780821334447
Hadfield, Chris (January 1, 2015), Today's Technician: Basic Automotive Service and Systems, Classroom Manual and Shop Manual, Cengage Learning, p. 220, ISBN 9781305178427
Reif, Konrad, ed. (2014), Gasoline Engine Management: Systems and Components, Springer, p. 277, ISBN 9783658039646
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