通常,我们谈论EGR系统,它被理解为废气再循环系统。通过将废气引入燃烧室,降低发动机燃烧的峰值,达到降低氮氧化合物排放的目的。
柴油车采用的是外接系统,即排气管和进气管通过管道连接,管道内安装阀门控制废气的进气。可见,EGR阀是整个系统的核心部件,如何对其进行精确控制和监测是EGR系统的发展方向。
EGR:全称是废气再循环。燃烧后,内燃机分离出一部分废气,并将其引入进气侧重新燃烧。主要目的是在分担部分负荷时,降低尾气中的氮氧化物(氮氧化合物),提高燃油消耗率。
EGR工作机理
废气再循环系统(简称EGR)是将柴油机或汽油机产生的一小部分废气送回气缸。
再循环的废气由于其惯性会延缓燃烧过程,也就是说燃烧速度变慢,燃烧室内压力形成过程变慢,这是氮氧化物减少的主要原因。
此外,增加废气再循环率会降低总的废气质量流量,因此废气排放中的总污染物排放量会相对减少。
EGR系统的任务是使废气再循环量在各工作点达到最佳状态,使燃烧过程始终处于最佳状态,最终保证排放物中污染成分最低。
因为废气再循环的变化可能对不同的污染成分产生相反的影响,所以所谓的最佳情况往往是一种妥协,以达到相关污染物的最佳排放总量。
例如,虽然提高废气再循环率对减少氮氧化物的排放(氮氧化合物)有积极影响,但也会对颗粒物和其他污染成分的增加产生负面影响。
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控制原理不同的发动机工况对EGR量有不同的要求。为了使EGR系统更有效地工作,有必要限制参与EGR的废气量。
随着负荷的增加,EGR量相应增加,并能达到最佳值;
在怠速和低负荷时,氮氧化合物排放浓度低,所以EGR;未进行确保正常燃烧;
在预热过程中,发动机温度低,氮氧化合物排放浓度也低。为了防止EGR恶化燃烧过程,EGR没有进行。
为了保证发动机的动力性能,EGR;不是在重载、高速或全油门下进行的;
加速时,EGR在过渡过程中起作用,以保证汽车的加速和必要的净化效果。
控制方式
根据EGR的上述设计原则,需要对EGR进行控制和调整,使EGR在发动机上的应用达到预期效果。控制和调节EGR的方法很多,根据其主要特征可以从不同的角度进行分类。
一、机械EGR系统(下)
通过控制进气管负压和排气压力,燃气控制模式适用于5%~15%的EGR率。
优点:结构简单,成本低,易于实施。
缺点:系统缺乏灵活性,自由度低。
随着柴油机电控系统的实施,EGR系统也进入了电子控制,其工作过程由ECU控制。ECU根据发动机冷却液温度、进气量、转速、起动等信息,间接(EGR电磁阀)或直接(电机)控制EGR阀的开度。,并通过检测占空比信号和EGR阀开度等反馈信号结合发动机工况对EGR阀进行微调,形成高精度闭环控制。这次我们主要介绍带EGR电磁阀的电控EG。
二、电控电磁阀EGR系统
部件:EGR电磁阀、EGR阀、EGR阀开度传感器和ECU。
1.EGR电磁阀
功能:ECU通过占空比信号控制EGR电磁阀,降低EGR阀的背压,从而打开EGR阀。
结构(如下图):EGR电磁阀有三个通风口。当EGR电磁阀未通电时,弹簧向上压阀体,阀开口关闭。
此时,EGR电磁阀使进气歧管与EGR阀真空室连通;当EGR电磁阀线圈通电时,产生的电磁力使阀体下移,阀体下端关闭通向进气歧管的true 空通道,而阀体上端打开大阀口,从而使EGR阀的true 空腔室与大气相通。
2.废气再循环阀
功能:控制废气进入进气管道的阀门。
结构(如下图所示):EGR阀膜片的一侧(下部)与大气相通,带弹簧的另一侧为真空腔,其真空度由EGR电磁阀控制。增大真空腔的真空度,使膜片逆着弹簧力拱起,气门开度增大,废气再循环流量也增大。当上部失去真空度时,膜片在弹簧力的作用下向下拱起,关闭阀门,阻断废气再循环。
3.EGR阀开度传感器
功能:EGR位置传感器监测EGR打开位置,并将其传输到EGR废气再循环控制的ECU。
引脚定义:A22:电源5V;A40:接地线;A12:信号输出
信号电压:EGR阀开度越大,反馈给ECU的信号电压越高。
点A:阀门关闭位置(“零”位置)
B点:阀门关闭时防震的初始位置。
C点:6mm位置点(100%开启位置点)
点D:最大行程位置点(全开死点)
三、废气再循环系统的工作原理
1.EGR开关控制
2.EGR速率控制
当EGR率过高且高于20%时,燃烧速度过慢,燃烧变得不稳定,失火率增加,HC增加,动力性和经济性降低。如果EGR率太小而低于10%,氮氧化合物排放将达不到法规要求,这将容易导致爆震和发动机过热。因此,必须根据发动机工况的要求来控制EGR率。EGR率通常控制在10% ~ 20%的范围内。
过多的废气会恶化发动机的燃烧,降低动力性和经济性。因此,应严格控制废气再循环量。在某些特殊工况下,废气是封闭循环的。
引入的废气量称为废气再循环率(EGR率)。
3.工作原理
废气中含有大量接近化学惰性的气体,如CO2和水蒸气。将它们引入缸内后,可以稀释缸内混合气,氧气浓度也会相应降低,从而缓解激烈的燃烧反应。CO2不能燃烧,但可以吸热,使温度下降,减少NOX的生成。
4.EGR控制策略
综合考虑动力性、经济性和排放性能。
1)发动机冷、怠速、轻载:氮氧化合物低,所以为了保证正常燃烧,不进行EGR。
2)重载高转速:保证动力性能的同时,混合气浓氮氧化合物低,不进行EGR或降低EGR率。
3)部分负荷:随着负荷的增加,EGR率的允许值也增加。
第四,EGR控制系统的维护
1.一般检查
怠速时,取下EGR阀上的真空空软管,发动机转速应不变,用手摸真空空喷嘴,不要吸;当发动机转速达到2500r/min以上时,发动机转速应明显增加(废气再循环中断),同时真空软管也被拆下。
2.EGR阀的检查
给EGR阀施加15kPa真空,EGR阀应能打开;当true 空未应用时,EGR阀应完全关闭。
3.EGR电磁阀的检查
测得的电阻应为33 ~ 39ω。无电源时,进气管侧接头吹入的空气体应畅通,过滤网通过大气吹入的空气体应阻断。通电的时候正好和上面相反。
本文特约作者:车江在线
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