1、EGR原理及其在汽油機中的應用專業：熱能與動力姓名：張露學號：引言：發動機的有害排放物是造成大氣污染的一個主要來源,隨著環境保護問題的重要性日趨增加，降低發動機有害排放物這一目標成為當今世界上發動機發展的一個重要方向。隨著，這使得柴 油機在車用動力中占據著越來越重要的地位。所以開展柴油機有害排放物控制方法的研究，世界石油制品的消耗量逐年上升，國際油價居高不下，柴油車的經濟性日漸突出是從事柴油機設計者的首要任務。本文在這里簡述降低有害排放物的控制技術中的一種 廢氣再循環系統。止文:、工作原理廢氣再循環系統(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR，是將柴油機或汽油機產生的廢

2、氣的一小部分再送回氣缸。再循環廢氣由于具有惰性將會延緩燃燒過程,將會放慢從而導致燃燒室中的壓力形成過程放慢,這就是氮氧化合物會減少的主要原因。 另外，提高廢氣再循 環率會使總的廢氣流量(mass flow)減少，因此廢氣排放中總的污染物輸出量將會相對減少。EGR系統的任務就是使廢氣的再循環量在每一個工作點都達到最佳 狀況，從而使燃燒過程始終處于最理想的情況，最終保謂的最佳狀況往往是一種折衷的，使相關污染物總的排放達到最佳的方案。比方說，盡管提咼廢氣再循環率對減少氮氧化物(NOx )的排放有積極的影響，但同時這也會對顆粒物和其增壓中冷柴油機實現廢氣再循環一般有兩種方式：一種是將渦輪前的排氣引入中

3、冷器之后，稱為高壓廢氣反向。采用可變截面渦輪增壓器，可以擴大廢氣再循環有效工作范圍,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系統用于增壓中冷柴油機的最好方法。另一種是將渦輪后的排氣引入壓氣機之前，稱為低壓廢氣再循環系統，它可有效降低氮氧化物， 而廢氣循環工作范圍較大，與柴油機匹配能有效地發揮其功能。現在我們運用得最多的是低壓廢氣再循環系統，其系統的主要元件是數控式EGR閥。數控式EGR閥安裝在右排氣歧管上，作用是獨立地對再循環到發動機的廢氣量進行準確的 控制，而不管歧管真空度的大小。EGR閥通過3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進氣歧管的廢氣量，以產

4、生7種不同流量的組合。每個計量孔都由1個電磁閥和針閥組成，EGR原理及其在汽油機中的應用GDI汽油機、非道路通用小型汽油機中的應用實例分析。 關鍵詞：EGR工作原理 汽油機也就是說燃燒速度會對不同的污染成份可能產生截然相反的影響,因此所證排放物中的污染成份最低。 由于廢氣再循環量的改變他污染成份的增加產生消極的影響。二、循環方式當電磁閥通電時，電樞便被磁鐵吸向上方， 使計量孔開啟。旋轉式針閥的特性保證了當 EGR 閥關閉時，具有良好密封性。三、 控制原則及方式1. 控制原則發動機的工況不同，對EGR量的要求也不同。為了使EGR系統能更有效地發揮作用， 必須對參加EGR的廢氣數量加以限制。 隨著

5、負荷的增加，EGR的量也相應地增加，并能達到最佳值； 怠速及低負荷時，NOx排放濃度較低，為保證正常燃燒，不進行 EGR ； 暖機過程中，發動機溫度低，NOx排放濃度也較低，為防止 EGR惡化燃燒過程，不進行EGR ； 負荷、高速或油門全開時，為保證發動機的動力性，不進行EGR ； 加速時，為了保證汽車的加速性及必要的凈化效果，EGR在過渡過程中起作用。2. 控制方式根據上述EGR的設計原則，必須對 EGR進行控制和調節，使 EGR在發動機中的應 用能達到預期的效果。EGR的控制和調節的方法很多，根據其主要的特點可以從不同的角度進行分類。1）機械式和電子控制式 機械式EGR系統優點：結構簡單，

6、成本低，容易實施執行。缺點：系統缺乏柔性。 電子控制式EGR系統（氣電式和磁電式）動態響應好，控制精度高。2）開環控制和閉環控制 開環控制優點：結構簡單，控制方便。關鍵：EGR率的精確控制依賴于控制 MAP的精確制取。 閉環控制優點：能根據發動機的工況自動調整到最佳EGRS,S,控制精度高，動態響應好。缺點：結構復雜。四、 EGR系統組成柴油機上通常應用的閉環控制EGR系統一般由:ECU（電控單元卜EGR閥（有閥門開度傳感器）、油門位置傳感器、水溫傳感器、轉速傳感器、真空電磁閥（僅采用真空膜片式 EGR閥時用）、離合器開關以及聯接上述部件的線束和真空管路、EGR管組成。EGR系統組成和聯接結構

7、分別可見圖6,圖7。五、EGR的分類1氣缸間EGR這是針對多缸發動機而言， 通過管路和閥門將多個氣缸連接在一起， 靠不同氣缸之間的 相位差和壓力差使一個氣缸的廢氣摻入到另一個氣缸中的新鮮充量中， 但在實際使用中應用 很少。2外部EGR將排氣管中的廢氣重新引入到氣缸的新鮮充量中去，這也是EGR應用的主要方式。3內部EGR這是區別于外部 EGR的另一種應用方式。通過改變氣門重疊角或排氣背壓的方式增加 缸內的殘余廢氣，從而降低NOx排放。但是降低了充氣系數， 影響了進氣慣性效應的利用， 功率和油耗有所惡化。隨著可變氣門技術的成熟，內部EGR也重新得到了廣泛的應用。EGR系統包括機械式，氣電式和電控式

8、。1機械式的優點是結構簡單，成本低，容易執行，但是缺點也顯而易見：系統缺乏柔性，難以適應發動機復雜工況的要求。2氣電式通過電磁閥控制 EGR率，不僅控制范圍大，而且自由度高，適應發動機在各個工況的要求。3電控式EGR與氣電式的主要區別在于取消了真空電磁閥和真空控制通路，由電磁閥直接控制廢氣再循環閥。具有動態響應好，調節精度高等優點。六、在汽油機中應用案例分析1.EGR在Atkinson循環汽油機裴毅強等2綜合采用Atkinson循環和外部 EGR兩種方法，探索汽油機的節油潛力.試驗中，對一臺自然吸氣汽油機進行改裝，通過換裝進氣凸輪軸并結合可變氣門進氣機構實現進氣門晚關的 Atk in son循

9、環，同時換裝更高壓縮比的活塞.在此基礎上加裝 EGR系統，研究Atkin so n循環與外部EGR相結合對發動機與燒特性與燃油經濟性的影響。圖進氣歧管圧力對比聞& EGREGR觀經料曲崗幗實驗結果如下圖0 00.30.30.40.40.60.6I I,耳ft 韋 MPaMParTrT i iHr-Hr-午丘更_=.一劭無1.41.40.60.6 乩1.01.0產 S/MS/M PaPa90609060 m mc c二打“ j 寸一.二NLm1* HCHC W W rtrt nBOfnBOf由 4 4EGAEGA NOxNOx HCHCIRIR 實驗結論：本文研究了 EGR系統對非手持式小型非道

10、路汽油機排放控制方法。( 1)測試數據表明在 100%和 75%負荷時， NOx 排放占主要地位，而在低負荷時，未燃 HC的比重則越來越大。rr.Ra KHKH f IL/minIL/min彌1 1 TfeWTFfiRTfeWTFfiR啊NOjtNOjt和HCHC圧供的IAIA1414Z3卑 P2S(2) EGR系統可以有效減少 NOx的排放，特別是在高負荷時 HC和NOx的總排放量。(3) 通過對不同空燃比的研究，發現空燃比越大，EGR系統對NOx排放的降低作用越不明顯，同樣空燃比越大，EGR對HC排放的增加作用也越不明顯。(4) 當EGR開啟時，存在最佳的空燃比值，達到HC和NOx排放總量

11、的最小值。對于 該機器，當空燃比為 0.91時，HC和NOx總排放量達到最小值。七、目前EGR技術主要存在的問題1采用后EGR系統后，若EGR率控制不當，極易造成汽油機經濟性惡化，其它排放污 染物和煙度的增加 ;2在低負荷時，EGR將影響汽油機的工作穩定性；3在高負荷時，EGR將影響汽油機的動力性；4. EGR中顆粒可能造成汽油機活塞環、氣缸套等零部件磨損加劇和對機油的污染，進而 可能影響汽油機的可靠性和壽命 ；5. EGR的廢氣溫度過高，會影響汽油機的充氣效率，并會有降低燃燒溫度的效果；6. 各缸EGR分配均勻性和瞬態響應性不宜同時兼顧。八、結論EGR技術是目前最有效實用的降低汽油機NOx排

12、放的機內控制措施之一，但它也會給內燃機帶來一些不良的影響， 如可能導致燃油消耗率和顆粒排放上升。 所謂實現最佳狀況往 往是一種折衷的， 即在不影響發動機動力性和經濟性的前提下，使相關污染物總的排放達到最佳的方案，也就是內燃機各個性能之間的優化。目前應用的EGR基本上都結合了電控技術，使其控制更加精確，所有工況都基本能實現最佳EGR率。參考文獻：1 王平同建明，王彥偉,鄧洪星關于廢氣再循環(EGR)技術J.內燃機與動力裝置, 2006(4):52-55.2 裴毅強，張少哲，李云龍，秦靜，吳學松，尚宇，趙煥.EGR對Atk in son循環汽油機性能的影響J.燃燒科學與技術，2014, 20(2):121-127.3 潘鎖柱，宋崇林，裴毅強，呂剛.EGR寸GDI汽油機燃燒和排放特性的影響J.內燃機學報，2012， 30(5):409-414.4 程曉鳴，秦靜，劉鵬，趙亮，賈濱，林漫群.EGR對非道路通用小型汽油機排放的影響研究J.內燃機與配件，2011(4):4-7 王鳳濱，邱君，高俊華，喬維高.EGR在內燃機上的應用J.汽車工程師，2009(8)6 于文英，單寶龍，劉波.EGR對小型汽油機排放和性能影響的實驗研究J.小型內燃機與摩托車 ， 2010， 30(6)