废气再循环(EGR)简介

07-18

     排气再循环(Exhaust Gas Recirculation)为汽车用小型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(手法或方法)。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费率。取其每个英语单字的字首“EGR”为通称。

EGR概要
发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源,随着环境保护问题的重要性日趋增加,降低发动机有害排放物这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向。随着世界石油制品的消耗量逐年上升,国际油价居高不下,柴油车的经济性日渐突出,这使得柴油机在车用动力中占据着越来越重要的地位。所以开展柴油机有害排放物控制方法的研究,是从事柴油机设计者的首要任务。本文在这里简述降低有害排放物的控制技术中的一种-----废气再循环系统。

废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR,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。

 

废气再循环(EGR)控制系统的功用
    将适量的废气重新引入气缸参加燃烧,以降低燃烧的最高温度,减少NOX的生成量,从而减少排放污染。
   电控废气再循环装置——根据发动机的工况控制再循环的废气量,以减少排放污染。   
   EGR不起作用的工况有
  起动工况——起动开关信号;怠速工况——节气门位置传感器怠速触点闭合信号;发动机水温——冷却液温度低于55度;转速——低于900或高于3200r/min等
废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。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。

    发动机排气污染物有CO、NOX、HC等等。其中NOX主要是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的。发动机排出的NOX量最主要的是与气缸内的最高温度有关,温度越高,排出的NOX量越多。

       发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开,进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室,膜片拉杆将EGR阀门打开,排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统,与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧,降低了燃烧时气缸中的温度,因NOX是在高温富氧的条件下生成的,故抑制了NOX的生成,从而降低了废气中的NOX的含量。但是,过度的废气参与再循环,将会影响混合气的着火、性能,从而影响发动机的动力性,特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时,再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以,当发动机在怠速、低速、小负荷 及冷机时,ECU控制废气不参与再循环,避免发动机性能受到影响;当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时,ECU控制少部分废气参与再循环,而且,参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同,以达到废气中的NOX最低。

                                                        EGR工作示意图

 EGR系统工作原理
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。

 

开环控制EGR系统的组成原理:
   1、EGR阀——安装在废气再循环通道中,用以控制废气再循环量(EGR阀的开度直接由真空度来控制)。
   2、EGR电磁阀——安装在通向EGR阀的真空通道中,ECU根据发动机的工况来控制电磁阀的通电或断电:
   ECU给EGR电磁阀通电时:控制EGR阀的真空通道被切断,EGR阀被关闭,停止废气再循环;
   ECU给EGR电磁阀断电时,控制EGR阀的真空通道接通,EGR阀开启,进行废气再循环。

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来源:智能汽车网
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