EGR的功用和工作原理.ppt

废气再循环系统的作用废气再循环系统的作用 将适量的废气引入气缸内参加燃烧，将适量的废气引入气缸内参加燃烧，从而降低气缸内的最高温度，以减少从而降低气缸内的最高温度，以减少NOXNOX的排放量。为了保证发动机正常工作的排放量。为了保证发动机正常工作和性能不受过多影响，必须根据发动机和性能不受过多影响，必须根据发动机工况的变化，控制废气再循环量。工况的变化，控制废气再循环量。(作用作用：降低尾气中的：降低尾气中的NOx NOx 含量含量)废气再循环系统的作用废气再循环系统的作用排气废气排气废气进气管、汽缸进气管、汽缸阀阀ECUNOX一定条件一定条件lNOX是空气中的氮气与氧气在高温、高压是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的，发动机排出的条件下形成的，发动机排出的NOX量主要量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温度越高，排出的度越高，排出的NOX量越多。（如下图所量越多。（如下图所示）示）废气再循环废气再循环(EGR)控制系统控制系统废气再循环控制系统1 1、发动机控制单元、发动机控制单元2 2、废气再循环阀（电磁）、废气再循环阀（电磁）3 3、废气再循环阀（机械）、废气再循环阀（机械）4 4、空气流量计、空气流量计5 5、尾气净化装置、尾气净化装置发动机发动机中小负中小负荷荷时将一定量时将一定量的废气引入燃的废气引入燃烧室参与燃烧，烧室参与燃烧，怠速、全负荷怠速、全负荷时不起作用。时不起作用。真空控制的真空控制的EGREGR系统的组成系统的组成1 1、曲轴位置传感器、曲轴位置传感器2 2、空气流量计、空气流量计（进气歧管压力传感器）（进气歧管压力传感器）3 3、冷却液温度传感器、冷却液温度传感器4 4、节气门位置传感器、节气门位置传感器5 5、点火起动开关、点火起动开关废气再循环的控制方式废气再循环的控制方式（1）机械式）机械式 利用进气歧管真空度与排气压力控制利用进气歧管真空度与排气压力控制EGR阀的开启及开启程度。控制精度低，现在很阀的开启及开启程度。控制精度低，现在很少采用。少采用。（2）电子控制式）电子控制式 电子控制器根据发动机工况，通过电磁阀电子控制器根据发动机工况，通过电磁阀EGR阀的开度，实现阀的开度，实现EGR率的控制。率的控制。1、由负荷控制的、由负荷控制的EGR系统系统2、由水温和负荷控制的、由水温和负荷控制的EGR系统系统（1）机械式）机械式控制方式：控制方式：ECUEGR电磁阀电磁阀真空真空EGR阀阀部分部分废气进入进气歧管废气进入进气歧管（2）电子控制式）电子控制式ECU控制的开环控制EGR系统组成：组成：EGR阀、阀、EGR电磁阀等电磁阀等ECU根据根据发动发动机冷却液温度、机冷却液温度、节气门开度、节气门开度、转速和起动转速和起动等等信号来控制信号来控制EGR电磁阀的电磁阀的通电或断电。通电或断电。用用EGR阀开阀开度作为反馈度作为反馈信号信号 EGR阀开度传感器阀开度传感器工作原理与电位计工作原理与电位计式节气门位置传感式节气门位置传感器相同器相同闭环控制闭环控制EGR系统系统 检测实际的检测实际的EGR率率或或EGR阀开度阀开度作为作为反馈控制反馈控制信号信号来控制来控制EGR系统，这种控制精度更高系统，这种控制精度更高。1.EGR1.EGR电磁阀电磁阀 EGREGR电磁阀有三个通气口电磁阀有三个通气口（如右图），（如右图），EGREGR电磁阀不通电磁阀不通电时，弹簧将阀体向上压紧，电时，弹簧将阀体向上压紧，通大气阀口被关闭。这时通大气阀口被关闭。这时EGREGR电磁阀使电磁阀使进气歧管与进气歧管与EGREGR阀真阀真空室空室相通；当相通；当EGREGR电磁阀线圈电磁阀线圈通电时，产生的电磁力使阀通电时，产生的电磁力使阀体下移，阀体下端将通进气体下移，阀体下端将通进气歧管的真空通道关闭，而上歧管的真空通道关闭，而上端的通大气阀口打开，于是端的通大气阀口打开，于是就使就使EGREGR阀的真空室与大气相阀的真空室与大气相通。通。2.EGR2.EGR阀阀 EGREGR阀膜片的一边阀膜片的一边(下部下部)通大气，装有弹簧的另一边通大气，装有弹簧的另一边为真空室，其真空度由为真空室，其真空度由EGREGR电磁阀控制。增大真空室的电磁阀控制。增大真空室的真空度，使膜片克服弹簧力真空度，使膜片克服弹簧力上拱，阀的开度就增大，废上拱，阀的开度就增大，废气再循环流量也就增加。当气再循环流量也就增加。当上部失去真空度时，膜片在上部失去真空度时，膜片在弹簧力的作用下向下拱而使弹簧力的作用下向下拱而使阀关闭，阻断废气再循环。阀关闭，阻断废气再循环。安装有安装有EGREGR阀开度传感器的阀开度传感器的EGREGR阀如图阀如图12-512-5所示。所示。高温多氧：中负荷，高温多氧：中负荷，20004000r/min。数字信号数字信号反馈控反馈控制制ECU监监测测（1）EGR通通断控制断控制废气再循环系统的工作原理废气再循环系统的工作原理EGR率过大，使率过大，使燃烧速度太慢，燃烧速度太慢，燃烧变得不稳定，燃烧变得不稳定，失火率增加，失火率增加，HC增加、动力增加、动力性、经济性下降；性、经济性下降；EGR率过小，率过小，NOx排放达不排放达不到法规要求，到法规要求，易产生爆震，易产生爆震，发动机过热等发动机过热等现象。现象。因此因此EGR率必须根据发动机工况要求进行控制。通常将率必须根据发动机工况要求进行控制。通常将EGR率控制在率控制在10%20%范围。范围。（2）EGR率控制率控制废气再循环系统的工作原理废气再循环系统的工作原理废气再循环控制系统废气再循环控制系统问题：问题：过量的废气，将使发动机的燃烧恶化，动力性、过量的废气，将使发动机的燃烧恶化，动力性、经济性下降。因此废气再循化的量要严格控制。且经济性下降。因此废气再循化的量要严格控制。且在某些特殊工况下，关闭废气再循化。在某些特殊工况下，关闭废气再循化。EGR率率=EGR气体量气体量吸入空气量吸入空气量+EGR气体量气体量100%100%废气的引入量称为废气再循化率（废气的引入量称为废气再循化率（EGR率）。率）。工作原理工作原理 废气中含有大量的废气中含有大量的CO2和水蒸气等接近于化学和水蒸气等接近于化学惰性的气体，将其导入惰性的气体，将其导入汽缸后稀释气缸内混合汽缸后稀释气缸内混合气，氧浓度相应降低气，氧浓度相应降低.从从而缓解了激烈的燃烧反而缓解了激烈的燃烧反应。应。CO2不能燃烧但能吸收不能燃烧但能吸收热量热量,使温度下降使温度下降.减少减少NOX的生成的生成.ECUECU控制的开环控制控制的开环控制EGREGR系统工作过程系统工作过程（3 3）EGREGR的控制策略的控制策略综合考虑动力性、经济性、排放性能综合考虑动力性、经济性、排放性能 冷机、怠速和小负荷：冷机、怠速和小负荷：NOx低，为了保证正常燃烧，不进行低，为了保证正常燃烧，不进行EGR。大负荷、高速：保证动力性，同时混合气浓，大负荷、高速：保证动力性，同时混合气浓，NOx低，不进低，不进行行EGR或减少或减少EGR率。率。部分负荷：随着负荷增加部分负荷：随着负荷增加EGR率允许值也增加率允许值也增加在下列情况下不进行废气再循在下列情况下不进行废气再循环环（1）发动机转速低于）发动机转速低于900r/min或高于或高于3200r/min时；时；（2）发动机低温时；）发动机低温时；（3）发动机怠速时；）发动机怠速时；（4）发动机起动时。）发动机起动时。EGREGR控制系统的检修控制系统的检修l一般检查一般检查怠速时，拆下怠速时，拆下EGR阀上的真空软管，阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真发动机转速应无变化，用手触试真空管口应无吸力；转速达空管口应无吸力；转速达2500r/min以上，同样拆下此真空软管，发动以上，同样拆下此真空软管，发动机转速应明显升高（中断了废气再机转速应明显升高（中断了废气再循环）。循环）。lEGR阀的检查阀的检查给给EGR阀施加阀施加15kPa的真空，的真空，EGR阀应能开启；不施加真空时，阀应能开启；不施加真空时，EGR阀应能完全关闭。阀应能完全关闭。4.EGR的控制策略的控制策略 l增加增加EGREGR率可以使率可以使NOxNOx排出物降低，但同排出物降低，但同时会时会HCHC排出物和燃油消耗增加。因此在排出物和燃油消耗增加。因此在各种工况采用的各种工况采用的EGREGR率必须是对动力性、率必须是对动力性、经济性和排放性能的综合考虑。经济性和排放性能的综合考虑。l试验结果说明：当试验结果说明：当EGREGR率小于率小于10%10%时，燃时，燃油消耗量基本上不增加，当油消耗量基本上不增加，当EGREGR率大于率大于20%20%时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，HCHC排放物将增加排放物将增加10%10%。因此通常将。因此通常将EGREGR率率控制在控制在10%10%20%20%范围内较合适范围内较合适 怠速和低负荷时，怠速和低负荷时，NOx排放浓度低，为了保证排放浓度低，为了保证稳定燃烧，不进行稳定燃烧，不进行EGR。只有热态下进行只有热态下进行EGR。发动机温度低时，。发动机温度低时，NOx排放浓度也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进排放浓度也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进行行EGR。大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时混合气较浓，力性，此时混合气较浓，NOx排放生成物较少，可排放生成物较少，可不进行不进行EGR或减少或减少EGR率。率。废气再循环量对废气再循环量对NOx排放和油耗的影响还受到排放和油耗的影响还受到空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在EGR率率进行控制时，同时对点火等进行综合控制，就能得进行控制时，同时对点火等进行综合控制，就能得到较好的发动机性能。到较好的发动机性能。EGR控制系统中，控制系统中，EGR阀是关键部件。不同阀是关键部件。不同的的EGR率是通过率是通过EGR阀的调节来实现的。电控发阀的调节来实现的。电控发动机中广泛采用电子控制动机中广泛采用电子控制EGR阀方法。有的阀方法。有的EGR系统将废气再循环电磁阀系统将废气再循环电磁阀-N18-与与 机械阀合二为一，机械阀合二为一，直接由发动机控制单元控制。直接由发动机控制单元控制。直线型直线型EGR阀是由阀是由ECU控制针阀位置，调节从控制针阀位置，调节从排气进入进气歧管孔口的大小，精确地控制排气进入进气歧管孔口的大小，精确地控制EGR率。率。EGR工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置。并根据冷却水温度、针阀位置。并根据冷却水温度、节气门位置和进节气门位置和进气流量控制气流量控制EGR针阀的位置。针阀的位置。学学习习小小结结1氮气和氧气在高温下会化合生成氮气和氧气在高温下会化合生成NOX。发动机的燃烧温度。发动机的燃烧温度越高，燃烧后产生的越高，燃烧后产生的NOX就越多。就越多。2废气再循环系统将发动机排出的部分废气重新引入气缸，废气再循环系统将发动机排出的部分废气重新引入气缸，利用废气中所含有大量的利用废气中所含有大量的CO2不参与燃烧却能吸收热量的特点，不参与燃烧却能吸收热量的特点，降低燃烧温度，以减少降低燃烧温度，以减少NOX的排放。的排放。3电控废气再循环系统主要由发动机控制模块、相关传感器电控废气再循环系统主要由发动机控制模块、相关传感器和和EGR电磁阀和膜片式电磁阀和膜片式EGR阀等组成。阀等组成。4在在ROM中存储有各种工况下的最佳中存储有各种工况下的最佳EGR流量值，通常以流量值，通常以EGR电磁阀占空比参数的方式储存。发动机工作时，电磁阀占空比参数的方式储存。发动机工作时，ECM根据根据各传感器信号，输出相应的占空比脉冲信号至各传感器信号，输出相应的占空比脉冲信号至EGR电磁阀。电磁阀。5废气再循环系统产生故障时，会出现车辆排气污染增加、废气再循环系统产生故障时，会出现车辆排气污染增加、发动机功率下降、怠速运转不稳定甚至熄火等故障。发动机功率下降、怠速运转不稳定甚至熄火等故障。6废气再循环系统常见的故障有废气再循环系统常见的故障有EGR阀损坏、阀损坏、EGR阀位置传阀位置传感器工作不正常、感器工作不正常、EGR电磁阀及其控制电路工作不良等电磁阀及其控制电路工作不良等。汽车发动机电控汽车发动机电控技术技术二、二次空气供给控制系统二、二次空气供给控制系统1 1、二次空气供给系统的功用、二次空气供给系统的功用 二次空气供给系统的功用是：二次空气供给系统的功用是：在一定工况下，将新在一定工况下，将新鲜空气送入排气管鲜空气送入排气管，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和物进一步氧化，从而降低一氧化碳和HCHC的排放量，同时的排放量，同时加快三元催化转换器的升温。加快三元催化转换器的升温。2 2、二次空气供给系统的组成与工作原理、二次空气供给系统的组成与工作原理 二次空气喷射系统也常被称为二次空气喷射系统也常被称为补燃系统或后燃补燃系统或后燃系统系统。其原因是可燃混合气在汽缸内进行第一次。其原因是可燃混合气在汽缸内进行第一次燃烧后，其中那些未完全燃烧的部分由于人为地燃烧后，其中那些未完全燃烧的部分由于人为地引入新鲜空气而使其在排气过程中进行了补燃，引入新鲜空气而使其在排气过程中进行了补燃，除了在轿车上应用外，它还广泛应用于安全性能除了在轿车上应用外，它还广泛应用于安全性能要求更高的内燃机车和专用汽车，如液化气运输要求更高的内燃机车和专用汽车，如液化气运输车、轻油运输车、机场加油车等。车、轻油运输车、机场加油车等。电控二次空气供给系统电控二次空气供给系统(韩国现代轿车韩国现代轿车)如图如图4 43 32020所示。二次空气所示。二次空气控制阀由舌簧阀和膜片阀控制阀由舌簧阀和膜片阀组成，来自组成，来自空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受膜片阀膜片阀控制，控制，膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动，其真空通道由其真空通道由ECUECU通过电磁阀控制通过电磁阀控制。装在二次空气控制阀中的舌簧阀。装在二次空气控制阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电，供电，ECUECU控制电磁阀搭铁回路。控制电磁阀搭铁回路。电磁阀不通电时，电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空室的真空通道关闭通向膜片阀真空室的真空通道，膜片阀弹簧推，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许不允许向排向排气管内提供二次空气。气管内提供二次空气。ECUECU给电磁阀通电，电磁阀开起膜片阀真空室给电磁阀通电，电磁阀开起膜片阀真空室的真空通道的真空通道，进气管真空度将膜片阀吸起，排气管，进气管真空度将膜片阀吸起，排气管内的脉动真空即可吸开舌簧阀，使二次空气进入排内的脉动真空即可吸开舌簧阀，使二次空气进入排气管。气管。韩国现代电控二次空气供给系统原理图韩国现代电控二次空气供给系统原理图汽车发动机电控汽车发动机电控技术技术 有些发动机和二次空气供给系统，有些发动机和二次空气供给系统，利用空气泵将新利用空气泵将新鲜空气强制送人排气管鲜空气强制送人排气管。在下列情况下。在下列情况下ECUECU不给二次空不给二次空气电磁阀通电：气电磁阀通电：1)1)电控燃油喷射系统进入闭环控制。电控燃油喷射系统进入闭环控制。2)2)冷却液温度超过规定范围。冷却液温度超过规定范围。3)3)发动机转速和负荷超过规定值。发动机转速和负荷超过规定值。