排氣再(zài)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(mù)的為降低排出氣體中的氮氧(yǎng)化物(NOx)與分(fèn)擔部分負荷時(shí)可提高(gāo)燃料消耗率。汽油機中使用EGR技術,會導致末端混合氣溫度升高,增加了爆震(zhèn)的可能性。
內燃機在燃燒後排出的氣體中(zhōng)含氧量極低甚至(zhì)是沒有,此排出氣體與(yǔ)吸(xī)氣(qì)混合後會使吸氣中氧氣濃度降低,因此會產生下列現(xiàn)象:比大氣更低的含氧量在燃燒時(最高(gāo))溫度會降低,會(huì)抑製氮氧化物(NOx)的產生(shēng)。燃燒溫度降低時,汽缸與燃燒室壁(bì)麵、活塞表麵的熱能發散會降(jiàng)低,另外因熱解離造成的損(sǔn)失也(yě)會有些微(wēi)降低。燃油引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(zhóu)的出力),因此需要將油門開大(dà),結果吸氣時的吸油(油(yóu)門)損失較低,燃料(liào)消耗(hào)率會提高。此即為活塞在一次(cì)行程下吸入的氧氣降低時(shí),會如同使用小排氣量引擎采下加速前進(jìn)時一樣的效果。EGR 的返流量依燃油引(yǐn)擎的情(qíng)形(在吸氣量中)下最(zuì)大為15%,而(ér)怠(dài)速時與高負載時則會停止(zhǐ)。以車輛重量來看引擎出力(lì)較小的大(dà)型柴油車,其引擎負載較高,為了能夠達到排氣量標準(zhǔn)也常會使用到EGR技術。
EGR工作示意(yì)圖(tú)
廢氣再循環係統(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR,是將柴油機或汽油機產生的廢氣的一小部分再(zài)送回氣缸。再循環廢氣由於具(jù)有惰性(xìng)將(jiāng)會延緩燃燒過程,也(yě)就是說燃燒速(sù)度將會放慢從而導致燃燒室中的壓力形成過程放(fàng)慢,這就是氮氧化合物(wù)會減少的主要原因。另外,提高廢氣再循環率會使總的(de)廢氣流量(mass flow) 減少,因此廢氣排放中(zhōng)總的汙染物輸(shū)出量將會相對(duì)減少。EGR係統(tǒng)的任務就是使廢氣的再(zài)循環量在每(měi)一(yī)個工作點都達(dá)到最佳狀況(kuàng),從而使燃燒過程(chéng)始終處於(yú)最理想的情況,最終保證排(pái)放物中的汙染成份最低。由於廢氣再循環量的(de)改變會(huì)對不同的汙染成份可能產生截然相反的(de)影響(xiǎng),因(yīn)此(cǐ)所謂的(de)最佳狀況往往是一種折衷的,使相關汙染物總的排(pái)放達到最(zuì)佳的方案。比方說,盡管提高(gāo)廢氣再循環率對減少(shǎo)氮氧(yǎng)化物(NOx)的排放有積極(jí)的影響, 但(dàn)同時這(zhè)也會對顆粒物和其他汙染成份的減少產生消(xiāo)極的(de)影響。
增壓中冷柴油機實現廢氣(qì)再循環一般有(yǒu)兩種方式:一種是將(jiāng)渦輪前的排氣引入中冷器之後,稱為高壓廢(fèi)氣反向。采用(yòng)
可變截麵渦(wō)輪增壓器,可以擴大廢氣再循環有效工作範圍,降低氮氧化物(NOX)和微粒(lì)(PM),燃油耗(hào)也不升高,這可能是將高壓廢氣再循環係統用於增壓(yā)中冷柴油機(jī)的最好方法。另一種是將渦輪後的排氣引(yǐn)入壓氣機之前,稱為低壓廢氣再循環係統,它可(kě)有效降低氮氧化物,而廢氣循環工作範圍(wéi)較大,與柴油機匹配(pèi)能有效地發揮其功能。
現(xiàn)在(zài)我(wǒ)們運用得(dé)最多的是低壓廢氣再循環係統,其係(xì)統的主要元件是數控式EGR閥。數控式EGR閥安裝在(zài)右排氣歧管上,作用是獨立地對再循(xún)環到發動機的廢氣量進行準確的控製,而不管歧管真空度(dù)的(de)大小(xiǎo)。EGR閥通過3個孔徑遞增的計量孔控製(zhì)從排氣歧管流(liú)回(huí)進氣歧管的廢氣量,以產生7種不同流量的組合。每個計量孔(kǒng)都由1個電磁閥和針閥組成,當電磁閥通電(diàn)時,電樞便被磁鐵吸向上方,使計量孔開啟。旋轉式針閥的(de)特性保(bǎo)證了當EGR閥關閉時,具有良好密封性。
控製(zhì)方式
根據(jù)上述EGR的設計原則,必須對EGR進行控製和(hé)調節,使EGR在發動機中(zhōng)的應用能達到預期的效果(guǒ)。EGR的控(kòng)製和調(diào)節的(de)方法很多,根據其主要的(de)特點可以從(cóng)不同的角度(dù)進行分類。
1)機(jī)械式和電子(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(quē)乏柔性。
電子控(kòng)製式EGR係(xì)統(氣電式和(hé)磁電式)
動態響應好,控(kòng)製精(jīng)度(dù)高。
2)開環控製和閉(bì)環(huán)控製
開(kāi)環控製
優點:結構簡單,控製方便(biàn)。
關鍵:EGR率(lǜ)的精(jīng)確控製依賴於控製MAP的精確製取(qǔ)。
閉環控製
優點:能根據發動(dòng)機的(de)工況自(zì)動調(diào)整到最佳EGR量, 控
製精度高,動態響(xiǎng)應好。
缺點:結(jié)構複雜。
目前采用的(de)廢氣再(zài)循環係(xì)統還有一種類型(xíng),日野汽車公司開發的脈衝式廢氣(qì)再循環係統在柴油機進氣過程中,排氣門稍有提升,使部分高壓廢氣回流到汽缸內。排氣門的這個作用是通過修改排氣門凸輪的形狀和將廢氣再循環係統微升來實現的。在脈衝式廢氣再循環係統中,廢氣被重新(xīn)送回氣缸內,因(yīn)此廢氣的壓力應高到足以使氣流反向。要達到這樣高的(de)壓力隻有通過優化氣門微升和定(dìng)時,從而利用廢氣的壓力波才能實現,在(zài)該廢氣再循環係統中,廢氣壓力(lì)“脈衝”被有效利用。
EGR傳感器的用途是使車輛符合世界各國的廢氣排放標準。EGR傳感器向引擎(qíng)電子控(kòng)製係統反饋廢氣流量信息。除去上述用途,EGR傳感器的結構使得(dé)它還適用於踏板位置檢測和采暖通風與空調係統中。
作(zuò)用
廢(fèi)氣再循環(EGR)係統用於降低廢(fèi)氣中的(de)氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧(yǎng)隻有在高溫高壓條件下才會發生化學反(fǎn)應(yīng),發動機燃燒(shāo)室內的溫度和壓力滿足了上述條(tiáo)件,在強製(zhì)加速期間更是如(rú)此。
當發動(dòng)機在負荷下運轉時,EGR閥開啟,使少量的廢氣進入
進氣歧管,與(yǔ)可燃(rán)混合氣一起進入(rù)燃燒室。
怠速(sù)時EGR閥關(guān)閉(bì),幾乎沒有廢氣循環至發動機。汽車廢氣是一種(zhǒng)不可燃氣體(不含燃料和氧化劑),
在燃燒室內不參與燃(rán)燒。 它通過吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃(rán)燒溫度和壓力,以減少氧化氮的生成量。進(jìn)入(rù)燃燒室的廢氣量隨著發動機轉速和負荷的增加而增加。
工作依據
EGR係統的主要元件是數控式EGR閥,數(shù)控式EGR閥安裝在右排(pái)氣歧管上,其作用是獨立(lì)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,以產生多種不同流量的組合。每個計量(liàng)孔都由1個電磁(cí)閥和針閥組成,當電磁閥通電時,電樞便被磁鐵(tiě)吸向上方,使(shǐ)計量孔開啟----閥門開啟。旋轉式針閥的特性保證了當EGR閥關閉時,具有良好密封性。
EGR閥(fá)的(de)開與關由汽車電腦(PCM)控製。當汽車怠速,或還沒有達到工作溫度時,EGR閥關閉,沒有尾氣進入燃燒室(shì)。當(dāng)發(fā)動機進入正常工作溫度,轉速高於一定RPM的時候(hòu),真空推動(dòng)EGR閥打開,允許部分尾氣隨進氣進入燃燒室(shì)。