废气再循环(EGR)

汽车发动机新技术 废气再循环 EGR 常规的汽油机采用传统的三效催化转化器和氧传感器闭环控制 可燃混合气按化学当量比燃烧 此时空燃比A F 14 7 过量空气系数 1 0 尾气排放的有害物HC CO和NO在三效催化转化器中的转化效率均接近最高 当采用稀燃技术 过量空气系数 1 2 空燃比A F大于l5时 在富氧条件下三效催化剂中的有效组分Pt吸附氧 生成稳定的Pt O 阻塞了吸附NO 主要是NO 的活性 使NO的转化率低于l5 且随着空燃比A F增大 三效催化转化效率急剧降低 汽油机实现稀薄燃烧的难题是其排气后处理问题 即在富氧条件下 稀燃 NO的净化问题 废气再循环 EGR 概述 CO2 降低油耗 提高发动机热效率 燃烧过程加速 燃烧温度升高 NOX 氮氧化物排到大气中 碰到强烈的紫外线时 会生成光化学烟雾 这种光化学烟雾 会造成眼睛疼痛 严重的话还会呼吸困难 长期呼吸被氮氧化物和黑烟等污染的空气 也容易带来呼吸器官的疾病和癌症 废气再循环 EGR 概述 废气再循环 ExhaustGasRecirculation 是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管 并与新鲜混合气一起再次进入气缸 返回汽缸的废气使混合气稀释 降低了最高燃烧温度 进而降低NOx排放 废气再循环是针对引擎排气中有害气体之一的氮氧化合物NOx所设置的排气净化装置 排气再循环率 EGR率 进气管与排气管中CO2的浓度之比 废气再循环 EGR 概述 废气再循环 EGR 概述 发动机热效率NOX 废气再循环 ERG 由于废气中含有大量的CO2 而CO2不能燃烧却吸收大量的热 使气缸中混合气的燃烧温度降低 从而减少了NOx的生成量 在化学上 氮是所谓的惰性气体 不容易起氧化作用 但温度高到一个程度 还是会形成氮氧化物的 因此若要降低引擎排气中的氮氧化物含量 就必须设法降低引擎的燃烧温度 目前车辆使用的方法就是在进气管中导入一些已经燃烧过的废气 与新鲜空气混合 使之再次燃烧 作用为降低混合气的含氧浓度 吸收燃烧释放出的热量 使燃烧速度减慢 燃烧温度降低 便减少了NOx的生成数量 废气再循环 EGR 概述 内部排气再循环 在进 排气门分别由两根凸轮轴单独操纵的发动机中 通过根据运行工况调节进 排气凸轮相位的方法可在气门叠开阶段产生内部排气再循环 外部排气再循环 一般的发动机要从排气管引出一部分废气 通过进气门将这部分废气混入空气中送回汽缸 此时混入进气系统的废气是冷的 废气再循环分类 常数 曲线2 EGR率 油耗先降后升 HC排放 NOx排放 废气再循环对汽油机油耗和排放的影响 排气再循环可使油耗和CO排放最多降低8 但若匹配不当 也可能增加达3 排气再循环可使HC排放增加达8 排气再循环可使NO最多降低达40 废气再循环对汽油机油耗和排放的影响 废气再循环对汽油机油耗和排放的影响 二次空气可降低HC和CO排放 而排气再循环可降低NOx排放 如果两者合并使用 则可谓优势互补 使汽油机排放在三效催化转化器之前就降低10 40 二次空气喷射系统实际上就是一种尾气排放控制实用技术 用以减少排气中的HC和CO的排放量 它的工作原理是空气泵将新鲜空气送入发动机排气管内 从而使排气的HC和CO进一步氧化和燃烧 即把导入的空气中的氧在排气管内与排气中的HC和CO进一步化合形成水蒸气和二氧化碳 从而降低了排气中的HC和CO的排放量 废气再循环 EGR 系统 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 电子控制系统 废气再循环 EGR 电子控制系统 ECU根据发动机的转速 负荷 节气门开度 温度 进气流量 排气流量 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是在富氧 高温条件下生成的 故抑制了NOX再次生成 从而降低了废气中的NOX的含量 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 废气再循环 EGR 电子控制系统 应根据对排放法规的要求及发动机工况的不同 决定是否采用排气再循环 并确定排气再循环量的多少 根据工况的不同要求如下 1 在暖机 怠速及低负荷工况中 发动机的冷却水温度及燃烧温度较低 NOx排放浓度也很低 为了不影响燃烧的稳定性 不进行排气再循环 2 随着负荷的增加 排气再循环率应增加到允许的限度 应分析在降低NOx的同时 微粒 HC排放及比燃油耗是否增加 能否采取其它措施使其它性能指标不恶化 或者恶化程度是能接受的 3 在高负荷 高速或节气门全开时 为保证汽油机有良好的动力性 不进行排气再循环 废气再循环的控制策略 废气再循环的控制策略 EGR率显然应当随负荷和转速而改变 特别是随着负荷的增大 为了发出最大的功率 应使混合气加浓 此时当然要