Die Sekundärlufteinspritzung (allgemein als Lufteinspritzung bekannt ) ist eine 1966 eingeführte Strategie zur Abgasreinigung bei Fahrzeugen , bei der Frischluft in den Abgasstrom eingespritzt wird, um eine vollständigere Nachverbrennung der Abgase zu ermöglichen .

Entwicklung

Der Mechanismus zur Kontrolle der Abgasemissionen hängt von der Einspritzmethode und dem Punkt ab, an dem die Luft in das Abgassystem eintritt, und hat sich im Laufe der Entwicklung der Technologie verändert.

Die ersten Systeme leiteten Luft sehr nah an den Motor ein, entweder in die Auslasskanäle des Zylinderkopfs oder in den Abgaskrümmer . Diese Systeme lieferten Sauerstoff, um unverbrannten und teilweise verbrannten Kraftstoff im Abgas zu oxidieren (zu verbrennen), bevor dieser aus dem Auspuffrohr austrat. In den Abgasen von Fahrzeugen der 1960er und frühen 1970er Jahre befand sich ein erheblicher Anteil an unverbranntem und teilweise verbranntem Kraftstoff, sodass die Sekundärlufteinspritzung die Abgasemissionen deutlich reduzierte. Die zusätzliche Hitze der Nachverbrennung, insbesondere bei einem zu fetten Abgasgemisch aufgrund von Fehlzündungen oder eines falsch eingestellten Vergasers , neigte jedoch dazu, die Auslassventile zu beschädigen und konnte sogar dazu führen, dass der Abgaskrümmer glühte .

Mit zunehmender Komplexität und Effektivität der Abgasreinigungsstrategien sank der Anteil an unverbranntem und teilweise verbranntem Kraftstoff im Abgasstrom. Insbesondere mit der Einführung des Katalysators veränderte sich die Funktion der Sekundärlufteinspritzung. Anstatt primär der Abgasreinigung zu dienen, wurde das Sekundärluftsystem so angepasst, dass es die effiziente Funktion des Katalysators unterstützt. Der ursprüngliche Einspritzpunkt wurde als stromaufwärts gelegener Einspritzpunkt bezeichnet. Bei kaltem Katalysator verbrennt die stromaufwärts eingespritzte Luft mit dem bewusst fetten Abgasgemisch, um den Katalysator schnell auf Betriebstemperatur zu bringen. Sobald der Katalysator warm ist, wird Luft stromabwärts – also direkt im Katalysator – eingespritzt, um die katalytische Verbrennung unverbrannter Kohlenwasserstoffe zu unterstützen .

Methoden der Umsetzung

Lufteinspritzung

Luftansaugsysteme nutzen eine Flügelzellenpumpe, die als Luftpumpe , AIR-Pumpe oder umgangssprachlich als „Smogpumpe“ bezeichnet wird und vom Motor über einen Riemen oder einen Elektromotor angetrieben wird. Die Ansaugluft der Pumpe wird durch ein rotierendes Sieb oder den Fahrzeugluftfilter gefiltert, um Schmutzpartikel zurückzuhalten, die das System beschädigen könnten. Die Luft wird mit leichtem Druck zu den Einspritzpunkten geleitet. Ein Rückschlagventil verhindert, dass Abgase durch das Luftansaugsystem zurückströmen und die Pumpe sowie andere Bauteile beschädigen.

Bei Vergasermotoren steigt der Anteil unverbrannten Kraftstoffs im Abgas sprunghaft an, wenn der Fahrer das Gaspedal abrupt loslässt . Um die erschreckenden und potenziell schädlichen Folgen der explosiven Verbrennung dieses unverbrannten Kraftstoffs zu verhindern, wird ein Umluftventil eingesetzt. Dieses Ventil erfasst den plötzlichen Anstieg des Unterdrucks im Ansaugkrümmer , der durch das abrupte Schließen der Drosselklappe entsteht, und leitet die Luftpumpe in die Atmosphäre. Üblicherweise wird diese umgeleitete Luft dem Luftfilter oder einem separaten Schalldämpfer zugeführt, um störende Pumpengeräusche zu dämpfen.

Ansauglufteinspritzung

Die Sekundärlufteinspritzung kann auch durch Ausnutzung der Unterdruckimpulse im Abgassystem im Leerlauf erfolgen . Ein empfindliches Membranventil, das sogenannte Ansaugventil, ist in der Sekundärluftpumpe verbaut und saugt die Luft direkt von der sauberen Seite des Luftfilters an . Im Leerlauf saugen kurze, aber periodische Unterdruckimpulse im Abgassystem Luft durch das Ansaugventil in den Abgasstrom zum Katalysator. Dieses unter dem Namen Pulse Air vermarktete System wurde ab den 1970er-Jahren von American Motors , Chrysler und anderen Herstellern eingesetzt. Der Ansauger bot im Vergleich zur Pumpe Vorteile hinsichtlich Kosten, Gewicht, Bauraum und Einfachheit. Da keine Pumpe Motorleistung benötigt, entfallen auch die mit der Pumpe verbundenen Leistungsverluste. Allerdings arbeitet der Ansauger nur im Leerlauf und lässt daher deutlich weniger Luft in einem wesentlich engeren Drehzahlbereich durch als eine Pumpe. Dieses System wird auch heute noch in modernen Motorradmotoren verwendet, beispielsweise im Yamaha AIS (Air Injection System).

Siehe auch