4废气再循环EGR

废气再循环EGR skyxu2015

1定义：

废气再循环 （ Exhaust Gas Recirculation， “EGR”为通称。）为汽车用小型内燃机。 在燃烧后将排出气体的一部分废气导入进气管进气的技术（手法或方法）。即废气再循环是在保证内燃机动力性不降低的前提下,根据内燃机的温度及负荷大小将发动机排出的废气的一部份再送回进气管,和新鲜空气或新鲜混合气混合后再次进入气缸参加燃烧,使燃烧反应的速度减慢,从而降低NOx的排放量,是控制反应的速度减慢,从而降低NOx的排放量。

背景：内燃机在燃烧后排出的气体中含氧量极低甚至没有，此排出气体与进气混合后会使进气中氧气浓度降低，因此在一定温度气体下会产生下列现象:（1）比大气更低的含氧量在燃烧时（最高）温度会降低，会抑制氮氧化物（NO x ）的产生。（2）燃烧温度降低时，气缸与燃烧室壁面、活塞表面的热量传递会降低，另外因热离解造成的损失也会有轻微降低。（3）燃油发动机其部分负荷与气缸内非EGR时相比，为了提供等量的氧气量（为了得到同一轴的扭矩），因此需要将油门开大，结果进气时的进油（油门）损失较低，燃料经济性会提高。 此即为活塞在一次行程下吸入的氧气降低时，会取得如同使用小排气量发动机加速前进时一样的效果。

2作用：

1）主要目的为降低排出气体中的 氮氧化物 （NO x ）

2）在部分负荷时可提高燃料经济性。

2安装：连接排气管和进气管之间

3分类：

1）根据系统执行器(EGR阀)的动作控制形式，可以分为机械控制式EGR系统和电子控制式EGR系统；

机械控制式EGR系统是最早设计使用的EGR装置。其工作原理是:通过真空度和排气背压来控制EGR阀的开闭。机械控制式EGR系统中的主要部件是一个膜片式EGR阀， EGR率控制的范围有限(一般为5%-15%)。控制精度不足。

电子控制式EGR系统不仅EGR率的控制范围大(10%一20%)，控制自由度也大。其主要功能特点，就是选择NOX排放量大的发动机工况，进行适量的EGR控制。在发动机工作时， ECU根据各传感器，如转速传感器、水温传感器、节气门位置传感器、点火开关等信号，确定发动机目前在哪一种工况下工作，以输出指令，控制EGR电磁阀打开或关闭，使EGR进行或停止。

2）根据EGR阀的控制对象或控制的方式，可以分为直接控制式和间接控制式EGR系统.

直接控制式EGR系统的EGR阀直接安装在排气道上，所以这种形式的EGR系统也叫排气道废气再循环系统。系统的工作原理是:废气经排气管引出，直接经过EGR阀流入进气管。系统根据发动机工况的需要，直接控制EGR阀的开度大小，以提供理想的再循环流量。这种EGR系统的特点是:结构简单、控制方便。

间接控制式EGR系统：工作时，EGR控制阀的开度由控制信号(一般为压力信号，例如真空度、排气压力等)控制，而EGR电磁阀的开闭则影响着控制信号的变化，这样可以为EGR控制阀提供更为理想的控制信号，从而保证理想的EGR流量。

3）根据EGR系统中阀的个数可以分为单阀控制式和多阀控制式；

单阀控制式EGR系统：单阀控制式EGR系统指的是，系统中只有一个阀—EGR阀。工作时，EGR阀根据控制信号(压力信号或电信号)的大小，改变阀的开度，从而提供理想的EGR流量。

多阀控制式EGR系统：多阀控制式EGR系统，有以下两种形式。

第一种:系统中有一个EGR控制阀和一个(或两个)EGR电磁阀。通过“EGR电磁阀”控制“EGR控制阀”的控制源(真空通道)，从而控制系统的工作。另一种多阀控制式EGR系统指的是，系统中的EGR阀含有多个独立的电磁阀。有三个电磁线圈的数字式EGR系统即为这种典型的多阀控制式系统。

4）根据EGR系统的控制结构，可以分为开环控制式EGR系统和闭环控制式EGR系统。

开环控制式EGR系统中，它只有PCM的控制信号，不用反馈信号。因而PCM不用复杂的计算，相对来讲控制模式简单。当然，其控制的精度也受到一定的限制。ECU根据曲轴转角传感器、水温传感

器、节气门传感器、启动等信号来控制EGR电磁阀的通电或断电。控制方式：ECU ---EGR电磁阀—真空---EGR阀---部分废气进入进气支管。

闭环控制式EGR系统：直线式EGR系统，以EGR阀位置传感器的信号作为反馈信号，可以称作是一种简单的闭环控制系统。通常，在闭环控制式EGR系统中，是以EGR率作为反馈信号实现闭环控制的。

5）按EGR阀的结构主要分为：（1）机械阀门式、（2）真空膜片式、（3）机电阀门式、（4）比例电磁式。

4组成：

1）废气回流管路；（2）回流废气冷却装置、 （3）EGR阀+EGR阀开度传感器、（4）EGR温度阀、

（5）EGR电磁阀、（6）EGR阀门逆止阀（止回阀）、（7）废气调整阀、（8）ECU 、（9）节气门电机

废气再循环阀的作用是调节再循环的废气量

EGR温度阀根据水温传感器控制其真空度

废气调整阀作用是利用进气管真空度的变化,按节气门开度的大小控制通往废气再循环阀的真空度,使废气再循环阀的开度能随节气门的开大而增大。

三通电磁阀由计算机控制,计算机根据空气流量计、节气门位置传感器、水温传感器、发动机转速传感器等测得的信号,在一定条件下断开三通电磁阀的电源,切断真空管路,让空气进入废气调整阀,使废气再循环阀关闭,取消废气再循环。

5连接：

废气电磁阀有三个接头：一个与排气管连接并相通；一个为控制压力接口，可为大气压连接节气门前，一个接进气管。

备注： EGR率：废气回流量/（废气回流量+进气量）。随EGR率的增加,NOx的排放量会迅速下降。新鲜混合气混入废气后, 其热值下降,燃烧速度和燃烧温度下降。

6工作原理：

(1) 提高混合气的热容量：废气中的氧含量很低,含有大量N,CO和水蒸气,这三种气体很稳定,不能燃烧,可吸收大量热量，降低缸内的高峰温度。

(2) 降低混合气中O2的浓度：当一部分排气经EGR控制阀流回进气系统与新鲜空气或新鲜混合气混合后,稀释了新鲜空气或新鲜混合气中的氧浓度, 从而使可燃混合气热值下降，

3）降低燃烧速度：燃烧速度和燃烧温度降低,从而有效控制了燃烧过程中NOx的生成（生成NOx

需要

高温、富氧以及氧与氮在高温下滞留时间条件），降低排放。

7使用场合：

1）发动机在全负荷时的最大输出功率会有所下降; 为保持发动机的动力性,即使NOx生成量多,也不宜采用EGR。

2）中等负荷时,发动机水温达到正常工作温度、负荷增大运转时,燃烧室内温度升高,促使NOx的生成,此时最好的方法是降低燃烧室温度,采用EGR,由于NOx生成量随负荷的增大而增大,随负荷的增大应相应增大EGR率,一般不超过20%"由此NOx的排放可降低50%~70%"。如果EGR率超过这个界限燃烧速度太慢,燃烧波动增加,HC排放增加,动力性和经济性就随之恶化"。一般转速900R/M---3200R/MIN 使用。

3）小负荷,特别是怠速时,使用EGR使燃烧不稳定甚至导致缺火"。为了使EGR系统能更有效地发挥作用,保证发动机的动力性能,其关键在于根据发动机的温度及负荷的大小控制EGR率,使之在不同工况下得到各种性能的最佳折中,实现减少NOx生成量的控制目标。

8目前EGR技术存在的问题：

1）采用EGR系统后，若EGR率控制不当，极易造成燃油经济性恶化，并且排放污染物和烟度增加；

2）低负载或启动时，EGR将影响发动机的工作稳定性；

3）在高负荷时，EGR将影响发动机的动力性；

4）EGR中颗粒可能造成活塞环、气缸套等零件磨损加剧和对机油的污染，进而影响汽车的可靠性和寿命。

5）EGR的废气温度过高，会影响充气效率，并会降低燃烧温度的效果；

6）各缸EGR分配均匀性和瞬态响应性不宜同时兼顾。

9重要零件介绍：

一： EGR阀

分类：（1）机械阀门式、（2）真空膜片式、（3）机电阀门式、（4）比例电磁式。

机械阀门式已被淘汰。

真空膜片式主要有如下几种类型：1）气道式EGR阀、2）正背压EGR阀和负背压EGR阀。真空膜片式：除切断EGR用温度控制阀实现以外，其余控制全靠进气管节气门后的真空度和真空驱动EGR阀的构造来保证。真空阀一般是简单的双膜片阀。双膜片阀的主膜片保持最大负荷下驱动真空度小，此时EGR阀关闭，发动机转速降低时,排气背压降低,副膜片在小弹簧作用下下移,打开EGR阀,使主膜片室内的真空度流失,EGR阀开度减小。

作用：EGR阀的作用是调节再循环的废气量

真空膜片式组成：（1）膜片+弹簧 （2）控制压力接口 （3）废气进口 （4）废气出口 （5）阀座

真空膜片式连接：（1）阀的上部空腔内有膜片将空腔分成上、下两部分；（2

）下部与进气管或排

气管相通，上部是控制压力。控制压力由电-气转换器控制。可为大气压力，也可小于大气压力；（3）当上部控制压力小到一定程度时，下部的的大气压力克服上部控制压力和弹簧压力的合力而将膜片连同阀杆升起，废气再循环阀开启，废气从废气管经EGR阀进口流进，从出口流向进气支管，返回汽缸；（4）废气再循环的流通截面积由阀杆的升程决定。控制压力越低，阀杆升程越大，阀的流通面积越大，废气流量就越大。而控制压力的大小是电气转换器控制的。

真空膜片式工作原理：(1)静止状态。在弹簧的预紧力作用下，膜片中心区域向下产生2．5mm的形变，阀座紧贴在阀体进气口壁上，此时无气体通过。(2)工作状态：开启与闭合。真空管将外面的真空度引入膜片上方的真空室，因膜片的下面直通大气，便使膜片的上下表面产生压力差，其数值等于真空度值。当膜片上下表面的压力差大于弹簧的预紧力时，膜片产生形变，向上拱起，进而带动阀座上升，阀门开启。从而来自排气管的废气就能够通过阀门与进气混合进入燃烧室，阀门开度直接受真空度大小控制，真空度越大则开度越大，反之越小。当真空度小至使膜片上下表面压力差低于弹簧预紧力时，阀门关闭。

二：EGR电磁阀

作用：控制连接EGR阀的真空开关

组成：（1）连大气接口、（2）阀体、（3）连EGR阀接口、（4）连电磁阀线束、（5）连进气支管接口 连接及工作原理：（1）EGR电磁阀有三个通气口一个连线：一个接进气管，一个接排气管，一个接大气（一般接节气门之空滤之间），一个连线ECU；（2）EGR电磁阀不通电时，弹簧将阀体向上压紧，通大气阀口被关闭，这时EGR电磁阀使进气支管与EGR阀真空室相通，EGR阀开启废气进入进气支管；（3）当EGR电磁阀线圈通电时，产生的电磁力使通进气支管的真空通道关闭，而上端的通大气阀口打开，于是就使EGR阀的真空室与大气相通，EGR阀关闭废气不能进入进气支管。

10 EGR控制系统的检修：

一般检查：

1） 怠速时，拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空管口应无吸力；

2）转速达到2500R/MIN以上，同样拆下此真空软管，发动机转速应明显升高（中断了废气再循环）。

EGR阀的检查：

给EGR阀施加15KPA的真空，EGR阀应能开启；不施加真空时，EGR阀应能完全关闭。

二次空气供给控制系统

1功用：二次空气喷射系统也被称为补燃系统或后燃系统。作用是在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，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HC的排量，同时加快三元催化转换器的升温。

一般应用在轿车、或应用安全性能要求更高的内燃机车或专用汽车，如液化气运输车、轻油运输车、机场加油车等。

2组成：（1）二次空气控制阀、（2）二次空气电磁控制阀

二次空气控制阀组成：主要由舌簧阀和膜片阀组成。舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。

3连接：（1）来自空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受膜片阀控制；（2）膜片阀的开闭用进气支管的真空度驱动；（3）其进气支管的真空通道由ECU通过电磁阀控制；

4工作原理：（1）点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电，ECU控制电磁阀搭铁回路；（2）电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空室的真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许向排气管内提供二次空气；（3）ECU给电磁阀通电，电磁阀开启膜片阀真空室的真空通道，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，使二次空气进入排气管。

有些发动机和二次空气供给系统利用空气泵将新鲜空气强制送入排气管。

5 ECU不给二次空气电磁阀通电情况：

1）电控燃油喷射系统进入闭环控制；

2）冷却液温度超过规定范围；

3）发动机转速和负荷超过规定值；