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(huò)方法(fǎ))。主要目的(de)為降低排出氣體中(zhōng)的氮氧化物(NOx)與分擔部分負(fù)荷時可提高燃料消耗率。汽油機中使用EGR技術,會導致末端混合氣溫度升高,增加了爆震的可能性。
內燃機在(zài)燃燒後排出的氣體中含氧(yǎng)量極(jí)低甚至是沒有,此排出氣體與吸(xī)氣混合後會使吸氣中氧氣濃度降低,因此會產生下列現象: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(yǎng)化物(NOx)的產生。燃燒溫度降低時,汽缸與燃燒室壁麵、活塞(sāi)表(biǎo)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低。燃(rán)油引擎(qíng)其部分負荷(hé)為汽缸內在非EGR時為了提(tí)供等量(liàng)的氧氣量(為了得到同一軸的出(chū)力),因此需要將油門開大(dà),結果吸氣時的吸油(油門)損失較低,燃料(liào)消耗率會提高。此即為活塞在一次(cì)行程下吸入的氧氣降低時,會如同使用小排氣量(liàng)引擎采下加速前進時一樣的效果。EGR 的(de)返流量依燃油引擎的情形(在吸氣量中)下最大為15%,而怠速時與高負載時則會停止。以車輛重量來看引(yǐn)擎出力較小的大型柴油車,其引(yǐn)擎(qíng)負載較高,為了能夠達到排氣量標準也常會使用到EGR技(jì)術。
EGR工作(zuò)示意圖
廢氣再循環係統(tǒng)(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR,是將柴油機或汽油機(jī)產生的廢氣的一小部分再送回氣缸。再循環廢氣由於具有惰性(xìng)將會延緩燃燒過程,也就是說燃燒速度將(jiāng)會放慢從而導致燃燒室中的壓力形成過程放慢(màn),這就是氮氧化合物會減少的主要原因。另外,提高廢氣再循環率會使總的廢氣流量(mass flow) 減少,因此廢氣排放中總的汙染物輸出量將會相對(duì)減少。EGR係統的任務就是使廢氣的再循環量在每一個工作點都達(dá)到最佳(jiā)狀況(kuàng),從而使燃燒過程始終處於最理想的情況,最終(zhōng)保證排放物中的汙染成份最低。由於(yú)廢氣再循環量(liàng)的改變(biàn)會對不同的汙染成份可能產生截然相反的影響,因此所謂的最佳狀況往往是一(yī)種折衷的,使相(xiàng)關汙染物總的排放達到最佳的方案。比(bǐ)方說,盡管提高廢氣(qì)再循環率對減少氮氧化物(NOx)的排放有積極的影響, 但同時這也會對顆粒物和其他汙染成份的減少產生消極的影(yǐng)響。
增壓中冷(lěng)柴油機實現廢氣再循環一般(bān)有兩種方式:一種是將渦輪前的排氣引入中冷(lěng)器之後,稱為高(gāo)壓廢氣反向。采用
可變截麵渦輪增壓器(qì),可以擴大廢氣再循環有效工作範(fàn)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(lěng)柴油機的最好方法。另一種是(shì)將渦輪後的排氣引入壓氣(qì)機之前,稱為(wéi)低壓廢氣再循環(huán)係(xì)統,它可有效降低氮氧化物,而廢氣循環工作範圍較大,與柴油機匹配能有效地發揮其功能。
現在我們運用(yòng)得最多的是低壓廢氣再循(xún)環(huán)係統,其係統的(de)主(zhǔ)要元件是數控式EGR閥。數控式EGR閥安裝(zhuāng)在右排氣歧管上,作用是獨立地對再循環到發動(dòng)機的廢氣量進行準確的控製,而不管(guǎn)歧管真(zhēn)空度的大小。EGR閥(fá)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(shēng)7種(zhǒng)不同流量的組(zǔ)合。每個計量孔(kǒng)都由1個電磁閥和針閥組成,當(dāng)電磁閥通電時,電樞便被磁鐵吸向上方,使(shǐ)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(kòng)製方式
根據上述(shù)EGR的設計原則,必須對EGR進行控製和調節,使EGR在發動機中的(de)應(yīng)用能達到預期的效果。EGR的控製和調節的方法很多,根據其主要的(de)特點(diǎn)可以從不同的角度進行分類。
1)機械式和電子(zǐ)控(kòng)製式
機械式EGR係統
優點:結(jié)構簡單,成本(běn)低,容易實施執行。
缺(quē)點:係統缺乏柔性。
電子(zǐ)控製式EGR係統(氣電式和磁電式)
動態(tài)響應好,控(kòng)製精度高。
2)開環控(kòng)製和閉環控製
開環控製
優(yōu)點:結構簡單,控(kòng)製方便。
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(yōu)點:能(néng)根據發動機的工況自動調整到最佳(jiā)EGR量, 控
製精度高,動(dòng)態響應好。
缺點:結構複雜(zá)。
目前采用的廢氣再循環係統還有一種(zhǒng)類型(xíng),日野汽車公(gōng)司(sī)開發(fā)的脈衝式廢氣(qì)再循(xún)環係統在柴油機進氣過程中,排氣門稍有(yǒu)提升,使部分高壓廢氣回流到汽缸(gāng)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(xiàn)的。在(zài)脈衝式廢氣再循環係統中,廢(fèi)氣被重新送(sòng)回氣缸內,因此廢氣的壓力應高(gāo)到足以(yǐ)使氣流反向。要達到這樣高(gāo)的壓力隻有通過優化氣門微升和定(dìng)時,從而利用(yòng)廢氣的壓力波才能實現,在該廢氣再循(xún)環係統中,廢氣壓力“脈衝”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(fàng)標準。EGR傳感器向引擎電(diàn)子控製係統反饋廢氣(qì)流量信息。除去上述用途,EGR傳(chuán)感器(qì)的(de)結構使得它還適(shì)用於踏板位置檢測和(hé)采暖通風與空調係統中(zhōng)。
作用
廢氣再循環(EGR)係統用於降低廢氣中的氧化氮(NOX)的(de)排(pái)出量。氮和氧隻有在高溫高壓(yā)條件下(xià)才會發生化學反應(yīng),發動(dòng)機燃燒室(shì)內的溫度(dù)和壓(yā)力(lì)滿足了上述條件,在強製加速(sù)期間更是如此。
當發(fā)動機在負荷下運轉時,EGR閥開啟,使少量的廢氣進入
進(jìn)氣(qì)歧管,與可燃混合(hé)氣一起(qǐ)進入燃(rán)燒室。
怠速時EGR閥(fá)關閉,幾乎沒有廢(fèi)氣循環至發動(dòng)機。汽車廢氣(qì)是一種不可燃氣體(tǐ)(不(bú)含燃(rán)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(shēng)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。進入燃燒室的廢氣量隨著發動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。
工作依據
EGR係統的主(zhǔ)要元件是數控式EGR閥,數(shù)控式EGR閥安裝在右排氣歧管上(shàng),其作用是獨立地對再循環(huán)到發動機(jī)的廢氣量(liàng)進行(háng)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(liàng)孔控製從(cóng)排氣歧管流(liú)回進氣歧管(guǎn)的廢(fèi)氣量,以產生多種不同(tóng)流量的組合。每個計量孔都由1個(gè)電磁閥和針閥組成(chéng),當電磁閥通電時,電樞便被磁鐵吸向上方,使計量孔開啟----閥(fá)門(mén)開啟。旋轉式針閥的特性保(bǎo)證了當EGR閥關閉時,具有良好密封性。
EGR閥(fá)的開與關由汽車電腦(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。當發動機進入正常工(gōng)作溫度,轉速高於一定(dìng)RPM的時候,真空推動EGR閥打開,允許部分尾氣隨進氣進入燃燒室。