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废气再循环EGR


废气再循环
排气再循环(Exhaust Gas Recirculation) ,内燃机在燃烧后将 排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术。 主要目的为降低排出气体中的氮氧化物(NOx)与分担部分负荷 时可提高燃料消耗率。 内燃机在燃烧后排出的气体中含氧量极低甚至是没有, 此排出气 体与吸气混合后会使吸气中氧气浓度降低,因此会产生下列现象: 比大气更低的含

氧量在燃烧时(最高)温度会降低,会抑制氮氧 化物(NOx)的产生。燃烧温度降低时,汽缸与燃烧室壁面、活塞表 面的热能发散会降低,另外因热解离造成的损失也会有些微降低。 废气再循环系统是将柴油机或汽油机产生的废气的一小部分再 送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程,也就是说燃 烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢, 这就是氮氧 化合物会减少的主要原因。另外,提高废气再循环率会使总的废气流 量(mass flow) 减少,因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减 少。EGR 系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最 佳状况,从而使燃烧过程始终处于最理想的情况,最终保证排放物中 的污染成份最低。 由于废气再循环量的改变会对不同的污染成份可能 产生截然相反的影响,因此所谓的最佳状况往往是一种折衷的,使相 关污染物总的排放达到最佳的方案。比方说,尽管提高废气再循环率 对减少氮氧化物(NOx)的排放有积极的影响, 但同时这也会对颗粒 物和其他污染成份的增加产生消极的影响。

系统分类 根据废气进入气缸是否通过发动机的进气系统,EGR 系统可分为 : 内部系统、内部 EGR 特点:通过改变配气相位实现,结构简单,应用方便,但难以精确控制 EGR 率效果不显著. 外部系统, 外部 EGR 特点: 需要外加专门的管道,通过电控系统可精确控制 EGR 率效果显 著,目前较为常用. 循环方式 增压中冷柴油机实现废气再循环一般有两种方式: 一种是将涡轮 前的排气引入中冷器之后,称为高压废气反向。采用可变截面涡轮增 压器,可以扩大废气再循环有效工作范围,降低氮氧化物(NOX)和 微粒(PT) ,燃油耗也不升高,这可能是将高压废气再循环系统用于 增压中冷柴油机的最好方法。 另一种是将涡轮后的排气引入压气机之 前,称为低压废气再循环系统,它可有效降低氮氧化物,而废气循环 工作范围较大,与柴油机匹配能有效地发挥其功能。 现在我们运用得最多的是低压废气再循环系统, 其系统的主要元 件是数控式 EGR 阀。数控式 EGR 阀安装在右排气歧管上,作用是独立 地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制, 而不管歧管真空度的 大小。EGR 阀通过 3 个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧 管的废气量,以产生 7 种不同流量的组合。每个计量孔都由 1 个电磁

阀和针阀组成,当电磁阀通电时,电枢便被磁铁吸向上方,使计量孔 开启。旋转式针阀的特性保证了当 EGR 阀关闭时,具有良好密封性。 控制策略 发动机的工况不同,对 EGR 量的要求也不同。为了使 EGR 系统能 更有效地发挥作用,必须对参加 EGR 的废气数量加以限制。 随着负荷的增加,EGR 的量也相应地增加,并能达到最佳值; 1 怠速及低负荷时, NOx 排放浓度较低, 为保证正常燃烧, 不进行 EGR; 2 暖机过程中,发动机温度低,NOx 排放浓度也较低,为防止 EGR 恶 化燃烧过程,不进行 EGR; 3 大负荷、 高速或油门全开时, 为保证发动机的动力性, 不进行 EGR; 4 加速时,为了保证汽车的加速性及必要的净化效果,EGR 在过渡过 程中起作用。 控制方式 根据上述 EGR 的设计原则,必须对 EGR 进行控制和调节,使 EGR 在 发动机中的应用能达到预期的效果。EGR 的控制和调节的方法很多, 根据其主要的特点可以从不同的角度进行分类。 1)机械式和电子控制式 l 机械式 EGR 系统 优点:结构简单,成本低,容易实施执行。 缺点:系统缺乏柔性。 l 电子控制式 EGR 系统(气电式和磁电式) 动态响应好,控制精度高。

2)开环控制和闭环控制 l 开环控制 优点:结构简单,控制方便。 关键:EGR 率的精确控制依赖于控制 MAP 的精确制取。 l 闭环控制 优点:能根据发动机的工况自动调整到最佳 EGR 量, 控 制精度高,动态响应好。 缺点:结构复杂。 传感器编辑 EGR 传感器的用途是使车辆符合世界各国的废气排放标准。EGR 传感 器向引擎电子控制系统反馈废气流量信息。除去上述用途,EGR 传感 器的结构使得它还适用于踏板位置检测和采暖通风与空调系统中。 作用 氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应, 发动机燃烧室内的 温度和压力满足了上述条件,在强制加速期间更是如此。 当发动机在负荷下运转时, EGR 阀开启, 使少量的废气进入进气歧管, 与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时 EGR 阀关闭,几乎没有废气循 环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂),在燃 烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温 度和压力,以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机 转速和负荷的增加而增加。 工作依据

EGR 系统的主要元件是数控式 EGR 阀,数控式 EGR 阀安装在右排气歧 管上,其作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制, 而不管歧管真空度的大小。 EGR 阀通过 3 个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废 气量,以产生多种不同流量的组合。每个计量孔都由 1 个电磁阀和针 阀组成, 当电磁阀通电时, 电枢便被磁铁吸向上方, 使计量孔开启---阀门开启。旋转式针阀的特性保证了当 EGR 阀关闭时,具有良好密封 性。 EGR 阀的开与关由汽车电脑(PCM)控制。当汽车怠速,或还没有 达到工作温度时,EGR 阀关闭,没有尾气进入燃烧室。当发动机进入 正常工作温度,转速高于一定 RPM 的时候,真空推动 EGR 阀打开,允 许部分尾气随进气进入燃烧室。 EGR 阀通常在下列条件下开启:1.发动机暖机运转。2.转速超过怠 速。ECM 根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量

传感器来控制 EGR 系统。


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