專用汽車常用EGR發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)原理簡介

EGR:排氣再循環(huán)

在專用汽車用戶，例如吸糞車用戶平板運(yùn)輸車用戶和專用汽車廠家交流咨詢過程中，談到車輛配置，尤其是車輛上最重要的發(fā)動(dòng)機(jī)配置，好多時(shí)候會(huì)聽到“EGR”這個(gè)術(shù)語。那么到底什么是EGR呢？專用汽車廠家來對(duì)EGR技術(shù)簡要介紹，以解廣大用戶之惑。

排氣再循環(huán)（Exhaust Gas Recirculation）為汽車用小型內(nèi)燃機(jī)在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)使其再度燃燒的技術(shù)（手法或方法）。主要目的為降低排出氣體中的氮氧化物（NOx）與分擔(dān)部分負(fù)荷時(shí)可提高燃料消費(fèi)率。取其每個(gè)英語單字的字首“EGR”為通稱。

目錄

概要

EGR-工作原理及運(yùn)用

系統(tǒng)分類

1.內(nèi)置EGR系統(tǒng)

2.外置EGR系統(tǒng)

廢氣再循環(huán)方式

控制策略

1.(1) 控制原則

2.(2) 控制方式

EGR控制方式分類

1.1）機(jī)械式和電子控制式

2.2）開環(huán)控制和閉環(huán)控制

目前情況

廢氣再循環(huán)（EGR）傳感器：

1.1.作用：

2.2.工作原理：

概要

EGR-工作原理及運(yùn)用

系統(tǒng)分類

1.內(nèi)置EGR系統(tǒng)

2.外置EGR系統(tǒng)

廢氣再循環(huán)方式

控制策略

1.(1) 控制原則

2.(2) 控制方式

EGR控制方式分類

1.1）機(jī)械式和電子控制式

2.2）開環(huán)控制和閉環(huán)控制

目前情況

廢氣再循環(huán)（EGR）傳感器：

1.1.作用：

2.2.工作原理：

展開

　　內(nèi)燃機(jī)在燃燒后排出的氣體中含氧量極低甚至是沒有，此排出氣體與吸氣混合后會(huì)使吸氣中氧氣濃度降低，因此會(huì)產(chǎn)生下列現(xiàn)象:

　　比大氣更低的含氧量在燃燒時(shí)（最高）溫度會(huì)降低，會(huì)抑制氮氧化物（NOx）的產(chǎn)生。燃燒溫度降低時(shí)，汽缸與燃燒室壁面、活塞表面的熱能發(fā)散會(huì)降低，另外因熱解離造成的損失也會(huì)有些微降低。燃油引擎其部分負(fù)荷為汽缸內(nèi)在非EGR時(shí)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(jié)果吸氣時(shí)的吸油（油門）損失較低，燃料消費(fèi)率會(huì)提高。此即為活塞在一次行程下吸入的氧氣降低時(shí)，會(huì)如同使用小排氣量引擎采下加速前進(jìn)時(shí)一樣的效果。EGR 的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(shí)與高負(fù)載時(shí)則會(huì)停止。以車輛重量來看引擎出力較小的大型柴油車，其引擎負(fù)載較高，為了能夠達(dá)到排氣量標(biāo)準(zhǔn)也常會(huì)使用到EGR技術(shù)。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物是造成大氣污染的一個(gè)主要來源，隨著環(huán)境保護(hù)問題的重要性日趨增加，降低發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物這一目標(biāo)成為當(dāng)今世界上發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著世界石油制品的消耗量逐年上升，國際油價(jià)居高不下，柴油車的經(jīng)濟(jì)性日漸突出,這使得柴油機(jī)在車用動(dòng)力中占據(jù)著越來越重要的地位。所以開展柴油機(jī)有害排放物控制方法的研究，是從事柴油機(jī)設(shè)計(jì)者的首要任務(wù)。本文在這里簡述降低有害排放物的控制技術(shù)中的一種-----廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。

　　廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR，是將柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣的一小部分再送回氣缸。再循環(huán)廢氣由于具有惰性將會(huì)延緩燃燒過程，也就是說燃燒速度將會(huì)放慢從而導(dǎo)致燃燒室中的壓力形成過程放慢，這就是氮氧化合物會(huì)減少的主要原因。另外，提高廢氣再循環(huán)率會(huì)使總的廢氣流量(mass flow) 減少，因此廢氣排放中總的污染物輸出量將會(huì)相對(duì)減少。EGR系統(tǒng)的任務(wù)就是使廢氣的再循環(huán)量在每一個(gè)工作點(diǎn)都達(dá)到最佳狀況，從而使燃燒過程始終處于最理想的情況，最終保證排放物中的污染成份最低。由于廢氣再循環(huán)量的改變會(huì)對(duì)不同的污染成份可能產(chǎn)生截然相反的影響，因此所謂的最佳狀況往往是一種折衷的，使相關(guān)污染物總的排放達(dá)到最佳的方案。比方說，盡管提高廢氣再循環(huán)率對(duì)減少氮氧化物（NOx）的排放有積極的影響, 但同時(shí)這也會(huì)對(duì)顆粒物和其他污染成份的增加產(chǎn)生消極的影響。

　　根據(jù)廢氣進(jìn)入氣缸是否通過發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)可分為 ：

內(nèi)置EGR系統(tǒng)

　　特點(diǎn)：

　　通過改變配氣相位實(shí)現(xiàn)

　　結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用方便

　　但難以精確控制EGR率效果不顯著

內(nèi)部EGR

外置EGR系統(tǒng)

　　特點(diǎn)：

　　需要外加專門的管道

　　通過電控系統(tǒng)可精確控制EGR率效果顯著

　　目前較為常用

外部EGR

　　增壓中冷柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)一般有兩種方式：一種是將渦輪前的排氣引入中冷器之后，稱為高壓廢氣反向。采用可變截面渦輪增壓器，可以擴(kuò)大廢氣再循環(huán)有效工作范圍，降低氮氧化物（NOX）和微粒（PT），燃油耗也不升高，這可能是將高壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用于增壓中冷柴油機(jī)的最好方法。另一種是將渦輪后的排氣引入壓氣機(jī)之前，稱為低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，它可有效降低氮氧化物，而廢氣循環(huán)工作范圍較大，與柴油機(jī)匹配能有效地發(fā)揮其功能。

　　現(xiàn)在我們運(yùn)用得最多的是低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的主要元件是數(shù)控式EGR閥。數(shù)控式EGR閥安裝在右排氣歧管上，作用是獨(dú)立地對(duì)再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，而不管歧管真空度的大小。EGR閥通過3個(gè)孔徑遞增的計(jì)量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生7種不同流量的組合。每個(gè)計(jì)量孔都由1個(gè)電磁閥和針閥組成，當(dāng)電磁閥通電時(shí)，電樞便被磁鐵吸向上方，使計(jì)量孔開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時(shí)，具有良好密封性。

(1) 控制原則

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的工況不同，對(duì)EGR量的要求也不同。為了使EGR系統(tǒng)能更有效地發(fā)揮作用，必須對(duì)參加EGR的廢氣數(shù)量加以限制。

　　l隨著負(fù)荷的增加，EGR的量也相應(yīng)地增加，并能達(dá)到最佳值；

　　l怠速及低負(fù)荷時(shí)，NOx排放濃度較低，為保證正常燃燒，不進(jìn)行EGR；

　　l暖機(jī)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低，NOx排放濃度也較低，為防止EGR惡化燃燒過程，不進(jìn)行EGR；

　　l大負(fù)荷、高速或油門全開時(shí)，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，不進(jìn)行EGR；

　　l加速時(shí)，為了保證汽車的加速性及必要的凈化效果，EGR在過渡過程中起作用。

(2) 控制方式

　　根據(jù)上述EGR的設(shè)計(jì)原則，必須對(duì)EGR進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，使EGR在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用能達(dá)到預(yù)期的效果。EGR的控制和調(diào)節(jié)的方法很多，根據(jù)其主要的特點(diǎn)可以從不同的角度進(jìn)行分類。

1）機(jī)械式和電子控制式

　　l機(jī)械式EGR系統(tǒng)

　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，容易實(shí)施執(zhí)行。

　　缺點(diǎn)：系統(tǒng)缺乏柔性。

　　l電子控制式EGR系統(tǒng)（氣電式和磁電式）

　　動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，控制精度高。

2）開環(huán)控制和閉環(huán)控制

　　l開環(huán)控制

　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。

　　關(guān)鍵：EGR率的精確控制依賴于控制MAP的精確制取。

　　l閉環(huán)控制

　　優(yōu)點(diǎn)：能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況自動(dòng)調(diào)整到最佳EGR量， 控

　　制精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。

　　缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

　　目前采用的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)還有一種類型，日野汽車公司開發(fā)的脈沖式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在柴油機(jī)進(jìn)氣過程中，排氣門稍有提升，使部分高壓廢氣回流到汽缸內(nèi)。排氣門的這個(gè)作用是通過修改排氣門凸輪的形狀和將廢氣再循環(huán)系統(tǒng)微升來實(shí)現(xiàn)的。在脈沖式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，廢氣被重新送回氣缸內(nèi)，因此廢氣的壓力應(yīng)高到足以使氣流反向。要達(dá)到這樣高的壓力只有通過優(yōu)化氣門微升和定時(shí)，從而利用廢氣的壓力波才能實(shí)現(xiàn)，在該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，廢氣壓力“脈沖”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(biāo)準(zhǔn)。EGR傳感器向引擎電子控制系統(tǒng)反饋廢氣流量信息。除去上述用途，EGR傳感器的結(jié)構(gòu)使得它還適用于踏板位置檢測和采暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)中。

1.作用：

　　廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的溫度和壓力滿足了上述條件，在強(qiáng)制加速期間更是如此。

　　當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，EGR閥開啟，使少量的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，與可燃混合氣一起進(jìn)入燃燒室。怠速時(shí)EGR閥關(guān)閉，幾乎沒有廢氣循環(huán)至發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。

2.工作原理：

　　EGR系統(tǒng)的主要元件是數(shù)控式EGR閥，數(shù)控式EGR閥安裝在右排氣歧管上，其作用是獨(dú)立地對(duì)再循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，而不管歧管真空度的大小。

　　EGR閥通過3個(gè)孔徑遞增的計(jì)量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生多種不同流量的組合。每個(gè)計(jì)量孔都由1個(gè)電磁閥和針閥組成，當(dāng)電磁閥通電時(shí)，電樞便被磁鐵吸向上方，使計(jì)量孔開啟----閥門開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時(shí)，具有良好密封性。

　　EGR閥通常在下列條件下開啟：1.發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.轉(zhuǎn)速超過怠速。ECM根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和空氣流量傳感器來控制EGR系統(tǒng)。

EGR發(fā)動(dòng)機(jī)通過尾氣再循環(huán)的方式，提高燃油利用率，使尾氣排放達(dá)到國三標(biāo)準(zhǔn)。但發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)和國二一致且通用。從而降低了維修成本。同時(shí)EGR發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于共軌電噴發(fā)動(dòng)機(jī)甚至單體泵發(fā)動(dòng)機(jī)，降低了生產(chǎn)成本，從而降低了整車成本。給專用汽車用戶節(jié)約了采購成本，縮短了回本周期。所以一般專用汽車用戶對(duì)價(jià)格比較敏感時(shí)專用汽車廠家往往會(huì)推薦EGR發(fā)動(dòng)機(jī)。但是需要注意部分地區(qū)對(duì)EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛上戶有一定限制，事先最好咨詢當(dāng)?shù)剀嚬芩匀〉脺?zhǔn)確信息，防止車子買回去上戶有問題。