排氣再循環(Exhaust Gas Recirculation),內燃機在燃燒後將排出氣體的一部分分離出、並導入進氣側使其再度燃燒的技術(手法或方法)。主要目的為降低排出氣體中的氮(dàn)氧化(huà)物(NOx)與(yǔ)分擔部分負(fù)荷時可提高燃料(liào)消耗率。汽油機中使用EGR技術,會導致末端混合氣溫度升高,增加了(le)爆震的可能性。
內燃機在燃燒後排出的氣體(tǐ)中(zhōng)含氧量極低(dī)甚至是沒有,此排出氣體與吸(xī)氣混合後會使吸氣中氧氣濃度降低,因(yīn)此會(huì)產生下列現象:比大氣更低的含氧量在燃(rán)燒時(最高)溫度會降低,會抑製氮氧化(huà)物(NOx)的產生。燃燒溫度降低時,汽缸與燃燒室壁麵、活塞表麵的熱能發散會降低,另外因熱解離造成(chéng)的損失也會有些(xiē)微降低。燃油引(yǐn)擎其部分負荷為汽缸內在非EGR時為了提供等量的氧氣量(為了得到同一軸的出力),因此需要將油門開大,結果吸氣時的吸油(油門)損失較低,燃料消耗率會提高。此即為活塞在一次行程下吸入的(de)氧氣降低時,會如同使用小排氣量引擎采下(xià)加速前進時一樣的效果。EGR 的返流量依燃油(yóu)引擎的情形(在吸氣量中)下最大為15%,而怠速時與高負(fù)載時則會停止。以車輛(liàng)重量來看引擎出力(lì)較小的大(dà)型柴油車,其(qí)引擎負載較高(gāo),為了能夠達到排(pái)氣量標準也常會使用到EGR技術。
EGR工作示意圖
廢氣再循環係統(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR,是將柴油(yóu)機或(huò)汽油機產生的廢氣的一小部分再送回(huí)氣缸。再循環廢氣由於具有惰性將會延緩燃燒過程,也就是(shì)說燃燒速度將會放慢從而導(dǎo)致燃燒室中的壓力形成過程放慢,這就是氮氧(yǎng)化合物(wù)會減(jiǎn)少的主要原因。另外,提高廢氣再循環(huán)率會使總的廢氣流量(mass flow) 減少(shǎo),因此廢(fèi)氣排放中總的汙染物輸出量將會相對減少。EGR係統的任務就是使廢(fèi)氣的再循環量在每一個工作(zuò)點都達到最佳狀況,從而使燃燒(shāo)過程(chéng)始終處於最理想的情況,最終保證排放物(wù)中(zhōng)的汙染成份最低。由於廢氣再循環量的改變會對不同的汙染成份可能產生截然相反(fǎn)的影響,因此所謂的最佳狀況往往是一種折衷(zhōng)的,使(shǐ)相關汙(wū)染物總的排(pái)放達到最佳的(de)方案。比(bǐ)方說,盡管提高廢氣再循環率對減少氮(dàn)氧化物(NOx)的排放(fàng)有積極的影響, 但同時這也會對顆粒物和其他汙染成份(fèn)的減少產生消極(jí)的影響。
增(zēng)壓中冷柴油機實(shí)現廢氣再循環(huán)一般有兩種方式:一(yī)種(zhǒng)是將(jiāng)渦輪前的排氣引入中冷器之後,稱為高壓廢氣反向。采用
可變截麵渦輪增(zēng)壓器,可以擴大(dà)廢氣再循環有效工作(zuò)範(fàn)圍,降低氮(dàn)氧化物(NOX)和微粒(PM),燃油耗也不升高,這(zhè)可能是將(jiāng)高壓廢氣再循環係(xì)統用於增(zēng)壓(yā)中冷柴油機的最好方法。另一種是將(jiāng)渦輪後的排氣引入壓氣(qì)機之(zhī)前,稱為低壓廢氣再(zài)循(xún)環係統(tǒng),它可有效降低氮(dàn)氧化物,而廢氣循環工作範(fàn)圍較大,與柴油機匹配能有效地發揮其功能。
現在我們運用得最多的是低壓(yā)廢氣再循環係統,其係統的主要元件是數控式EGR閥(fá)。數控式EGR閥安裝在右排氣歧管(guǎn)上,作用是獨立地對再循環到發動機的廢氣量進行準確的控製,而不管歧管真空度的大小。EGR閥通過3個孔徑遞增的計量孔控製從排氣歧管流回進氣歧管的廢氣量,以產生7種不同流量的組(zǔ)合。每(měi)個計量孔都由1個電磁閥和(hé)針閥組成,當(dāng)電磁閥通電時,電樞便被磁鐵吸向上方(fāng),使計量孔開啟。旋轉式針閥的特性保證了當EGR閥關閉時,具有良好密封性。
控製(zhì)方式
根據上述(shù)EGR的設計(jì)原則,必須對EGR進行控製和調節,使EGR在發動機(jī)中的應用能達到預(yù)期的效果。EGR的控製和調(diào)節的方法很多,根據其主要的特點可(kě)以從不同的角度(dù)進行分類。
1)機械式和電(diàn)子(zǐ)控製式
機械式EGR係統
優點:結構簡單,成本低,容易實施執行。
缺點:係統缺乏柔性。
電子控(kòng)製式EGR係統(tǒng)(氣電式和磁電式)
動態響(xiǎng)應好(hǎo),控製精度高。
2)開環(huán)控製和閉環控製
開環(huán)控製
優點(diǎn):結(jié)構簡單,控(kòng)製方(fāng)便。
關鍵:EGR率的精確控製依賴於控製MAP的精確製取。
閉環控製
優點:能根據發動(dòng)機的工(gōng)況自動調整到最佳EGR量, 控(kòng)
製精度高,動態響(xiǎng)應好。
缺(quē)點(diǎn):結構複雜。
目前采用的廢氣再循環係統(tǒng)還有一種類(lèi)型,日野汽(qì)車公司開發的脈衝式廢氣再循環係統在柴油機進氣過程中,排(pái)氣門(mén)稍有提升,使部分高壓廢氣回流到(dào)汽缸內。排氣門的這個作用(yòng)是通過(guò)修改排氣門凸輪(lún)的形狀和將(jiāng)廢氣再循環係統微升(shēng)來實現的。在脈衝式廢氣再循(xún)環係(xì)統中,廢氣被重新送回(huí)氣缸內,因此廢(fèi)氣的壓力應高到足以使氣流反向。要達到這樣高的(de)壓力隻有通過優化(huà)氣(qì)門微升和定時,從而利用廢氣的壓力(lì)波才能實現,在該廢氣再循環係統中,廢氣壓力“脈(mò)衝”被有效利用。
EGR傳感器的用途是使車輛符合世界各(gè)國的廢氣排放標準。EGR傳感器向引擎電子控製係統反饋廢氣流量信(xìn)息。除去上述用途,EGR傳感器的結構使得它還適用於踏板位置檢測(cè)和采暖通風與空調係統中。
作(zuò)用
廢氣再循環(EGR)係統用(yòng)於降低廢氣中的氧(yǎng)化氮(NOX)的(de)排出量。氮和氧隻有(yǒu)在高溫高壓條件下才(cái)會發生化(huà)學(xué)反應,發動機燃燒室內的溫度和壓力滿足了上述條件(jiàn),在強製(zhì)加速期間更是如此(cǐ)。
當發動機在負荷下運轉時,EGR閥(fá)開啟,使少量的(de)廢氣進入
進氣歧管,與(yǔ)可(kě)燃混合氣一起進入燃燒室。
怠(dài)速時EGR閥關閉,幾乎沒有廢(fèi)氣循環至發動機。汽車廢氣是(shì)一(yī)種(zhǒng)不可燃氣體(不含燃料和氧化劑),
在燃燒室內不參與燃燒。 它通過(guò)吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力,以減少氧化氮(dàn)的生成量。進入(rù)燃(rán)燒室的廢氣量(liàng)隨著發動(dòng)機轉速和負(fù)荷的增加而增加(jiā)。
工作依(yī)據
EGR係統的主(zhǔ)要元件是數控式EGR閥,數控式EGR閥安裝在右排氣歧管上,其作用是獨立地對再(zài)循環到發動機的廢氣量進行準確(què)的控製,而不管歧管真(zhēn)空度(dù)的大小。
EGR閥通過3個孔徑遞增的計量孔控製從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣(qì)量,以產生多種不同流量(liàng)的組合。每個計量(liàng)孔都由(yóu)1個電磁閥(fá)和針(zhēn)閥組成,當電磁閥通電(diàn)時,電樞便被(bèi)磁鐵吸(xī)向上方,使計量孔開啟----閥門開啟。旋轉式針閥的特性保證(zhèng)了當EGR閥(fá)關(guān)閉時,具有(yǒu)良好密(mì)封性。
EGR閥的開與關由汽車電(diàn)腦(nǎo)(PCM)控製。當汽車怠速,或還沒有達到工作溫度時,EGR閥關閉,沒有尾氣(qì)進入燃燒室。當發動機進(jìn)入正(zhèng)常(cháng)工作溫度,轉速高(gāo)於一定RPM的時候,真空推動(dòng)EGR閥打開,允許部分尾氣隨進氣(qì)進入燃燒室(shì)。