[发明专利]无干扰三元催化器及氧传感器工作的燃烧室换气装置

说明书

（一）技术领域：

本发明涉及电喷发动机技术，具体是一种无干扰三元催化器及氧传感器工作的燃烧室换气装置。

（二）背景技术：

随着汽车行业技术的发展，发动机已由化油器时代进入电喷时代，电喷发动机为获得高排气净化率，降低排气中一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物成份（NOx）等有害成分，减少排气污染，必须利用三元催化器二次燃烧和元素分解，当混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比或者三元催化器温度降低，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降。为了能有效使用三元催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比，采取的措施是使用氧传感器监控排气中氧的浓度，所述氧传感器与三元催化器一起安装在排气歧管内，并向ECU（电脑）发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

所述氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变。这种特性被利用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O伏）通知ECU；当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1伏）通知（ECU）电脑，ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的时间。

综上所述，氧传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息，即氧气含量，并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机，使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制；确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。

如氧传感器有故障使输出的电动势不正常，或机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差，或者人为改变空燃比，（ECU）电脑就不能精确控制空燃比。

此处重点探讨人为改变空燃比的情况。

发动机排气过程中废气和废热无法排尽，这不仅是传统发动机存在的问题，也是当下涡轮增压发动机存在的问题。这是因为运动至气缸上止点的活塞无法排尽燃烧室内的残存废气和废热，下一循环进气时残存无氧废气和废热（约400°～500°）混入新进入的空气中，影响了进入空气的质量，增加了进入空气的温度，影响了进入空气的密度，由于还混入一定量的无氧废气，就更不利于混合燃料完全燃烧做功，发动机的压缩比因为进气温度高为避免爆震无法进一步提高，众所周知缸内压缩比是提高发动机动力的关键条件。

为解决这一问题，现有技术中采用扫气方式，在气缸的活塞做排气运动时、排气装置关闭前向气缸的燃烧室内喷出清扫废气的压缩空气（由增压装置实现），将燃烧室内的残存废气和废热从排气支管经氧传感器和三元催化器排尽。

扫气方式的正面效应是：通过清扫发动机尾气而排空高温无氧废气、降低气缸进气前的温度、提高新进空气的气密度和含氧量，进而提高燃料的燃烧效率和发动机功率；扫气方式负面效应是：改变了排气中的三元催化器温度和废气中的氧含量，导致三元催化器效能降低，氧传感器发出错误指令，造成喷油量和持续时间的误差，使发动机不能正常工作。

（三）发明内容：

为此，本发明提出了一种无干扰三元催化器及氧传感器工作的燃烧室换气装置。

本发明无干扰三元催化器及氧传感器工作的燃烧室换气装置有两种形式：

1、本发明燃烧室换气装置包括，由运动接近上止点的活塞、气缸体和缸盖构成的燃烧腔室，进气机构和排气机构通过进气管和排气管分别连通燃烧腔室的进气口和排气口，三元催化器及氧传感器设于排气管内，所述氧传感器通过线路连接电脑控制喷油器的喷油量，所不同的是还包括一个抽气机构，以及控制抽气机构启闭及调节抽气量的控制中心，并于燃烧腔室增设出气口，所述抽气机构通过抽气管连通出气口，于发动机的排气冲程，所述控制中心控制抽气机构在排气机构提前关闭排气口、进气机构提前开启进气口时，从燃烧腔室内抽出残余的高温废气，使清新空气进入到燃烧腔室中，排气冲程完成关闭出气口，然后开始进气冲程。

所述抽气机构为可以驱动气体的任何机构。

所述抽吸气机构为抽气泵或负压泵。

所述抽气泵或负压泵的动力取自车载蓄电池或发动机。