EGR是英文Exhaust Gas Recirculation三個(gè)字的縮寫,意思是廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。它是針對(duì)引擎排氣中有害氣體之一的氮氧化合物NOx所設(shè)置的排氣凈化裝置。
氮氧化物排到大氣中,碰到強(qiáng)烈的紫外線時(shí),會(huì)生成光化學(xué)煙霧。這種光化學(xué)煙霧,會(huì)造成眼睛疼痛,嚴(yán)重的話還會(huì)呼吸困難。長期呼吸被氮氧化物和黑煙等污染的空氣,也容易帶來呼吸器官的疾病和癌癥。
在化學(xué)上,氮是所謂的惰性氣體,不容易起氧化作用,但溫度高到一個(gè)程度,還是會(huì)形成氮氧化物的。因此若要降低引擎排氣中的氮氧化物含量,就必須設(shè)法降低引擎的燃燒溫度。目前車輛使用的方法就是在進(jìn)氣管中導(dǎo)入一些已經(jīng)燃燒過的廢氣,與新鮮空氣混合,使之再次燃燒,作用為降低混合氣的含氧濃度、吸收燃燒釋放出的熱量,使燃燒速度減慢、燃燒溫度降低,便減少了NOx的生成數(shù)量,現(xiàn)代引擎不論是汽油或柴油的都有EGR廢氣再循環(huán)系統(tǒng),并且都用計(jì)算機(jī)來控管廢氣的進(jìn)氣量,以期許在環(huán)保和動(dòng)力上取得最大的利益和平衡。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦即ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷(節(jié)氣門開度)、溫度、進(jìn)氣流量、排氣溫度控制電磁閥適時(shí)地打開,進(jìn)氣管真空度經(jīng)電磁閥進(jìn)入EGR閥真空膜室,膜片拉桿將EGR閥門打開,排氣中的少部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng),與混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒。少部分廢氣進(jìn)入氣缸參與混合氣的燃燒,降低了燃燒時(shí)氣缸中的溫度,因NOX是在高溫富氧的條件下生成的,故抑制了NOX的生成,從而降低了廢氣中的NOX的含量。但是,過度的廢氣參與再循環(huán),將會(huì)影響混合氣的著火、性能,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性,特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、低速、小負(fù)荷及冷機(jī)時(shí),再循環(huán)的廢氣會(huì)明顯地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。所以,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速、低速、小負(fù)荷 及冷機(jī)時(shí),ECU控制廢氣不參與再循環(huán),避免發(fā)動(dòng)機(jī)性能受到影響;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)超過一定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及達(dá)到一定的溫度時(shí),ECU控制少部分廢氣參與再循環(huán),而且,參與再循環(huán)的廢氣量根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度及廢氣溫度的不同而不同,以達(dá)到廢氣中的NOX最低。
ERG工作原理及運(yùn)用
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減少產(chǎn)生消極的影響。
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。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。
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。
廢氣再循環(huán)(EGR)傳感器
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(cè)和采暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)中。CTS的EGR傳感器可以在-40°C t到175°C的環(huán)境溫度中工作,內(nèi)部端子為焊接,根據(jù)設(shè)計(jì),并且已經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,可以在極端惡劣的環(huán)境中有效工作。此外,嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,EGR和其他CTS傳感器產(chǎn)品一樣,產(chǎn)品的實(shí)際性能總是優(yōu)于原設(shè)計(jì)指標(biāo)和客戶的要求。
汽車廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)技術(shù)淺析
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,幾乎沒有廢氣再循環(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,見圖5-7。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。
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)。