排氣(qì)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(jì)術(手法或方法)。主要目的為(wéi)降低排出氣體中(zhōng)的氮氧化物(NOx)與分擔部(bù)分負荷時可提高燃料消耗率。汽油機中使用EGR技(jì)術,會導致末端混合氣溫度升高,增加了爆震的可能性。
內燃機在燃燒後排出的氣體中含氧(yǎng)量極低甚至是(shì)沒有,此排出氣(qì)體與吸(xī)氣混合後會使吸氣中氧氣濃度降低,因此會(huì)產生下列現象:比大氣更低的含氧量在燃燒時(最高)溫度會降低,會抑製氮氧化物(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,另外因熱解離造成的損失也會有些微降(jiàng)低。燃油引(yǐn)擎其部分負(fù)荷為汽缸內(nèi)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(xū)要將(jiāng)油門開大,結果吸氣時的吸油(yóu)(油(yóu)門)損失較低,燃料消耗率會(huì)提高。此即為活(huó)塞在一次行程下吸入的氧氣降低時,會如同使用小排氣量引擎采(cǎi)下加速前進時一樣的效果。EGR 的(de)返流量依燃油引(yǐn)擎的(de)情形(在吸氣量中)下最大(dà)為15%,而怠速時與高負載時則會停止。以車輛重量來看引擎(qíng)出力較小的大型柴油車,其引(yǐn)擎負(fù)載較高,為了能(néng)夠達到排氣量標準也(yě)常會使用到EGR技術。
EGR工作(zuò)示意圖
廢氣再循環(huán)係(xì)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(bù)分再送回氣缸。再循環廢氣由於具有惰性將會延緩燃燒過程,也就是說燃燒速度將會放慢從而導致燃燒室中的壓力形成過程放慢,這就是氮氧化合(hé)物會減(jiǎn)少的主要原因(yīn)。另外,提高廢氣再循環率(lǜ)會使總(zǒng)的廢氣流量(mass flow) 減少(shǎo),因此廢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氣的再循環量(liàng)在每一個工作點都達到最(zuì)佳狀況,從而使燃燒過程始終處於最理想的情況(kuàng),最終保證排放物中的汙染成份最低。由於廢氣再循環量的改變會(huì)對不同(tóng)的汙染成份(fèn)可能產生截然相反的(de)影響,因此所謂的最(zuì)佳(jiā)狀況往往是一種折衷(zhōng)的,使相關(guān)汙染物總(zǒng)的排放達到(dào)最佳的方案。比方說,盡管提高廢氣再循環率對減少氮(dàn)氧化物(NOx)的排放有積極的影響, 但同時(shí)這也(yě)會對顆粒物和其他汙(wū)染成份的減少產生消極的影響。
增壓中冷柴(chái)油機實現廢氣再循環一般有兩種方式:一種是將渦輪前的排氣引入中冷器之後,稱(chēng)為高壓廢氣反向。采用
可變截(jié)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(PM),燃油耗也不升高,這可能是將高壓(yā)廢氣再循環係統用於增壓中冷柴油機的最好方法。另一種是將渦輪後的排氣引入壓氣(qì)機之前,稱為低壓廢氣再循環係統,它可有效降低氮氧化(huà)物,而廢氣(qì)循環工(gōng)作範(fàn)圍較大,與柴油機匹配能(néng)有效地發揮其功能(néng)。
現(xiàn)在我們(men)運用得最多的是低(dī)壓廢氣再循環係統,其係統的主要元件是數控式EGR閥。數控式EGR閥安裝在右排氣歧管上,作用是獨立地對再(zài)循環到發動機的廢氣(qì)量進行準確的控製,而不管歧管(guǎn)真空度的(de)大小。EGR閥通過(guò)3個孔徑遞增的計量孔控製從排氣歧管流(liú)回進氣歧管的廢氣量,以產(chǎn)生7種不同流量的組合(hé)。每個計量孔都由1個電磁閥和針閥組成,當電(diàn)磁閥通電時,電樞便(biàn)被磁(cí)鐵吸(xī)向上方,使計量孔開啟。旋轉式針閥的特性保證(zhèng)了當EGR閥(fá)關閉時(shí),具有良(liáng)好密封性。
控製方式
根據上述EGR的設計原則,必須(xū)對EGR進行控製和調節(jiē),使EGR在發動機中的應用能(néng)達到預期的效果。EGR的控製和調節的方法很多,根據其主要的特點可(kě)以從不同的角度進行分類。
1)機械式和電(diàn)子控製式
機械式EGR係統
優點:結構簡(jiǎn)單,成本低,容易實施執行。
缺點:係統缺乏柔性。
電子控製式EGR係統(氣電式和磁電(diàn)式)
動態響應好,控製精度高(gāo)。
2)開環控製和(hé)閉環控製
開(kāi)環控製
優點:結構簡單,控製方便。
關鍵:EGR率的精確控製依賴於控製MAP的精確(què)製取。
閉環控製
優點(diǎn):能根據(jù)發動機的工況自動調整到最佳EGR量, 控
製精度(dù)高,動態(tài)響應好。
缺點:結構複雜。
目(mù)前采用的廢氣再循環係統還有一種類型,日野汽車公司開發的脈衝式廢氣再循環(huán)係統在柴油機進氣過程中,排氣門稍(shāo)有提升,使部分高壓(yā)廢氣回流到汽缸內。排氣門的這個作用(yòng)是通過修改(gǎi)排氣門凸輪的形狀和將廢氣再循環係統(tǒng)微升來實現(xiàn)的。在脈衝式廢氣再循環係統中(zhōng),廢氣被重新送回氣缸內,因此廢氣的壓力應高到足以(yǐ)使氣流反向。要(yào)達(dá)到這樣(yàng)高的壓力隻有通過優化氣門微升和(hé)定時(shí),從而利(lì)用(yòng)廢氣的壓(yā)力波才能實現,在該廢氣再(zài)循環係統中,廢氣壓力“脈衝(chōng)”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(chuán)感器向引(yǐn)擎電子控製係統反(fǎn)饋廢氣流量信息。除去上述用途,EGR傳感器的結(jié)構使得它還適用於踏板位置檢測和采暖通風與空調(diào)係統中。
作用
廢氣再循環(EGR)係統用於降低廢氣(qì)中(zhōng)的氧化氮(NOX)的排出量。氮和(hé)氧隻有在(zài)高溫高壓條件下(xià)才會發(fā)生(shēng)化學反應(yīng),發動機燃(rán)燒室(shì)內的(de)溫度和壓力滿足了上述條(tiáo)件(jiàn),在強製(zhì)加速期間更是如此。
當發動機在(zài)負荷下運轉時,EGR閥開啟,使少量的廢氣進入
進氣歧管,與可(kě)燃混合氣一起進入燃燒室。
怠速時(shí)EGR閥關閉,幾乎沒有廢氣循環至發動機。汽車廢(fèi)氣是一種不(bú)可燃氣體(不含燃料(liào)和氧化劑),
在燃燒室內不參與燃燒。 它(tā)通過吸收燃(rán)燒產生的部分熱量來(lái)降低燃燒溫度和壓(yā)力(lì),以減少氧化氮的(de)生成量。進入燃燒室的廢氣量隨著發動機轉速和負荷的(de)增加(jiā)而增(zēng)加。
工作依(yī)據
EGR係統的主要元件是數控式EGR閥,數控式EGR閥安裝在右排氣(qì)歧管上,其作用是獨立地對再循環到(dào)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(qí)管流回進氣歧管的(de)廢氣量,以產生多種不同流量的組合。每個計量(liàng)孔都由1個電磁閥和針閥組成,當電磁閥通電時,電樞便被磁鐵吸向上方,使計量孔開啟----閥門開(kāi)啟(qǐ)。旋轉式針閥的特性保證了當EGR閥關閉時,具(jù)有良好密封性。
EGR閥的開與關(guān)由汽車電腦(PCM)控製(zhì)。當汽車怠速,或還沒有達(dá)到工(gōng)作溫(wēn)度(dù)時,EGR閥關閉,沒有尾氣進入燃燒室。當發動機進入正常工作溫度,轉速高於一定RPM的時候,真空推動EGR閥打開,允許部分尾氣隨進氣(qì)進入(rù)燃燒室。