專用汽車常用EGR發(fā)動機技術原理簡介

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)動機配置，好多時候會聽到“EGR”這個術語。那么到底什么是EGR呢？專用汽車廠家來對EGR技術簡要介紹，以解廣大用戶之惑。

排氣再循環(huán)（Exhaust Gas Recirculation）為汽車用小型內燃機在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導入進氣側使其再度燃燒的技術（手法或方法）。主要目的為降低排出氣體中的氮氧化物（NOx）與分擔部分負荷時可提高燃料消費率。取其每個英語單字的字首“EGR”為通稱。

目錄

概要

EGR-工作原理及運用

系統(tǒng)分類

1.內置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-工作原理及運用

系統(tǒng)分類

1.內置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

　　內燃機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）溫度會降低，會抑制氮氧化物（NOx）的產生。燃燒溫度降低時，汽缸與燃燒室壁面、活塞表面的熱能發(fā)散會降低，另外因熱解離造成的損失也會有些微降低。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（為了得到同一軸的出力），因此需要將油門開大，結果吸氣時的吸油（油門）損失較低，燃料消費率會提高。此即為活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下加速前進時一樣的效果。EGR 的返流量依燃油引擎的情形(在吸氣量中)下最大為15%，而怠速時與高負載時則會停止。以車輛重量來看引擎出力較小的大型柴油車，其引擎負載較高，為了能夠達到排氣量標準也常會使用到EGR技術。

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

　　廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR，是將柴油機產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，這就是氮氧化合物會減少的主要原因。另外，提高廢氣再循環(huán)率會使總的廢氣流量(mass flow) 減少，因此廢氣排放中總的污染物輸出量將會相對減少。EGR系統(tǒng)的任務就是使廢氣的再循環(huán)量在每一個工作點都達到最佳狀況，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)量的改變會對不同的污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種折衷的，使相關污染物總的排放達到最佳的方案。比方說，盡管提高廢氣再循環(huán)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污染成份的增加產生消極的影響。

　　根據(jù)廢氣進入氣缸是否通過發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)可分為 ：

內置EGR系統(tǒng)

　　特點：

　　通過改變配氣相位實現(xiàn)

　　結構簡單，應用方便

　　但難以精確控制EGR率效果不顯著

內部EGR

外置EGR系統(tǒng)

　　特點：

　　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

　　增壓中冷柴油機實現(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的最好方法。另一種是將渦輪后的排氣引入壓氣機之前，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，與柴油機匹配能有效地發(fā)揮其功能。

　　現(xiàn)在我們運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，作用是獨立地對再循環(huán)到發(fā)動機的廢氣量進行準確的控制，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制從排氣歧管流回進氣歧管的廢氣量，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。旋轉式針閥的特性保證了當EGR閥關閉時，具有良好密封性。

(1) 控制原則

　　發(fā)動機的工況不同，對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，必須對參加EGR的廢氣數(shù)量加以限制。

　　l隨著負荷的增加，EGR的量也相應地增加，并能達到最佳值；

　　l怠速及低負荷時，NOx排放濃度較低，為保證正常燃燒，不進行EGR；

　　l暖機過程中，發(fā)動機溫度低，NOx排放濃度也較低，為防止EGR惡化燃燒過程，不進行EGR；

　　l大負荷、高速或油門全開時，為保證發(fā)動機的動力性，不進行EGR；

　　l加速時，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的設計原則，必須對EGR進行控制和調節(jié)，使EGR在發(fā)動機中的應用能達到預期的效果。EGR的控制和調節(jié)的方法很多，根據(jù)其主要的特點可以從不同的角度進行分類。

1）機械式和電子控制式

　　l機械式EGR系統(tǒng)

　　優(yōu)點：結構簡單，成本低，容易實施執(zhí)行。

　　缺點：系統(tǒng)缺乏柔性。

　　l電子控制式EGR系統(tǒng)（氣電式和磁電式）

　　動態(tài)響應好，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：結構簡單，控制方便。

　　關鍵：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：能根據(jù)發(fā)動機的工況自動調整到最佳EGR量， 控

　　制精度高，動態(tài)響應好。

　　缺點：結構復雜。

　　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(huán)系統(tǒng)微升來實現(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，因此廢氣的壓力應高到足以使氣流反向。要達到這樣高的壓力只有通過優(yōu)化氣門微升和定時，從而利用廢氣的壓力波才能實現(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準。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傳感器的結構使得它還適用于踏板位置檢測和采暖通風與空調系統(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發(fā)生化學反應，發(fā)動機燃燒室內的溫度和壓力滿足了上述條件，在強制加速期間更是如此。

　　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氣歧管，與可燃混合氣一起進入燃燒室。怠速時EGR閥關閉，幾乎沒有廢氣循環(huán)至發(fā)動機。汽車廢氣是一種不可燃氣體(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產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。進入燃燒室的廢氣量隨著發(fā)動機轉速和負荷的增加而增加。

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，其作用是獨立地對再循環(huán)到發(fā)動機的廢氣量進行準確的控制，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制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閥通常在下列條件下開啟：1.發(fā)動機暖機運轉。2.轉速超過怠速。ECM根據(jù)發(fā)動機冷卻水溫傳感器、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)動機通過尾氣再循環(huán)的方式，提高燃油利用率，使尾氣排放達到國三標準。但發(fā)動機主要技術和國二一致且通用。從而降低了維修成本。同時EGR發(fā)動機相對于共軌電噴發(fā)動機甚至單體泵發(fā)動機，降低了生產成本，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價格比較敏感時專用汽車廠家往往會推薦EGR發(fā)動機。但是需要注意部分地區(qū)對EGR發(fā)動機的車輛上戶有一定限制，事先最好咨詢當?shù)剀嚬芩匀〉脺蚀_信息，防止車子買回去上戶有問題。