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1、 1 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 从而降低气缸内的最高温度 以减少NOX的排放量 为了保证发动机正常工作和性能不受过多影响 必须根据发动机工况的变化 控制废气再循环量 作用 降低尾气中的NOx含量 2 废气再循环系统的作用 排气废气 进气管 汽缸 阀 ECU NOX 一定条件 3 NOX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NOX量主要与气缸内的最高温度有关 气缸内最高温度越高 排出的NOX量越多 如下图所示 废气再循环 EGR 控制系统 4 废气再循环控制系统 5 1 发动机控制单元2 废气再循环阀 电磁 3 废气再循环阀 机械 4 空气流量计5
2、 尾气净化装置 发动机中小负荷时将一定量的废气引入燃烧室参与燃烧 怠速 全负荷时不起作用 真空控制的EGR系统的组成 1 曲轴位置传感器2 空气流量计 进气歧管压力传感器 3 冷却液温度传感器4 节气门位置传感器5 点火起动开关 6 废气再循环的控制方式 1 机械式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 现在很少采用 2 电子控制式电子控制器根据发动机工况 通过电磁阀EGR阀的开度 实现EGR率的控制 7 1 由负荷控制的EGR系统 2 由水温和负荷控制的EGR系统 1 机械式 8 控制方式 ECU EGR电磁阀 真空 EGR阀 部分废气进入进气歧管 2 电子控制
3、式ECU控制的开环控制EGR系统 组成 EGR阀 EGR电磁阀等ECU根据发动机冷却液温度 节气门开度 转速和起动等信号来控制EGR电磁阀的通电或断电 9 用EGR阀开度作为反馈信号 EGR阀开度传感器工作原理与电位计式节气门位置传感器相同 闭环控制EGR系统 检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号来控制EGR系统 这种控制精度更高 10 1 EGR电磁阀EGR电磁阀有三个通气口 如右图 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电磁阀使进气歧管与EGR阀真空室相通 当EGR电磁阀线圈通电时 产生的电磁力使阀体下移 阀体下端将通进气歧管的真空通道关闭 而上
4、端的通大气阀口打开 于是就使EGR阀的真空室与大气相通 11 2 EGR阀EGR阀膜片的一边 下部 通大气 装有弹簧的另一边为真空室 其真空度由EGR电磁阀控制 增大真空室的真空度 使膜片克服弹簧力上拱 阀的开度就增大 废气再循环流量也就增加 当上部失去真空度时 膜片在弹簧力的作用下向下拱而使阀关闭 阻断废气再循环 安装有EGR阀开度传感器的EGR阀如图12 5所示 12 高温多氧 中负荷 2000 4000r min 数字信号 反馈控制 ECU监测 1 EGR通断控制 废气再循环系统的工作原理 13 EGR率过大 使燃烧速度太慢 燃烧变得不稳定 失火率增加 HC增加 动力性 经济性下降 EG
5、R率过小 NOx排放达不到法规要求 易产生爆震 发动机过热等现象 因此EGR率必须根据发动机工况要求进行控制 通常将EGR率控制在10 20 范围 2 EGR率控制 废气再循环系统的工作原理 14 废气再循环控制系统 问题 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 且在某些特殊工况下 关闭废气再循化 EGR率 EGR气体量 吸入空气量 EGR气体量 100 废气的引入量称为废气再循化率 EGR率 15 工作原理 废气中含有大量的CO2和水蒸气等接近于化学惰性的气体 将其导入汽缸后稀释气缸内混合气 氧浓度相应降低 从而缓解了激烈的燃烧反应 CO2不能燃烧
6、但能吸收热量 使温度下降 减少NOX的生成 16 ECU控制的开环控制EGR系统工作过程 17 3 EGR的控制策略综合考虑动力性 经济性 排放性能 冷机 怠速和小负荷 NOx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 NOx低 不进行EGR或减少EGR率 部分负荷 随着负荷增加EGR率允许值也增加 18 在下列情况下不进行废气再循环 1 发动机转速低于900r min或高于3200r min时 2 发动机低温时 3 发动机怠速时 4 发动机起动时 19 EGR控制系统的检修 一般检查怠速时 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
7、 转速达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 20 4 EGR的控制策略 增加EGR率可以使NOx排出物降低 但同时会HC排出物和燃油消耗增加 因此在各种工况采用的EGR率必须是对动力性 经济性和排放性能的综合考虑 试验结果说明 当EGR率小于10 时 燃油消耗量基本上不增加 当EGR率大于20 时 发动机燃烧不稳定 工作粗暴 HC排放物将增加10 因此通常将EGR率控制在10 20 范围内较合适 21 怠速和低负荷时 NOx排放浓度低 为了保证稳定
8、燃烧 不进行EGR 只有热态下进行EGR 发动机温度低时 NOx排放浓度也较低 为了保证正常燃烧 冷机时不进行EGR 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 NOx排放生成物较少 可不进行EGR或减少EGR率 废气再循环量对NOx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EGR率进行控制时 同时对点火等进行综合控制 就能得到较好的发动机性能 22 EGR控制系统中 EGR阀是关键部件 不同的EGR率是通过EGR阀的调节来实现的 电控发动机中广泛采用电子控制EGR阀方法 有的EGR系统将废气再循环电磁阀 N18 与机械阀合二为一 直接由发动机控制单元控制
9、直线型EGR阀是由ECU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EGR率 EGR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 节气门位置和进气流量控制EGR针阀的位置 23 学习小结 1 氮气和氧气在高温下会化合生成NOX 发动机的燃烧温度越高 燃烧后产生的NOX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 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 降低燃烧温度 以减少NOX的排放 3 电控废气再循环系统主要由发动机控制模块 相关传感器和EGR电磁阀和膜片式EGR阀等组成 4 在ROM中存储有各种工况下的最佳EGR流量值 通常
10、以EGR电磁阀占空比参数的方式储存 发动机工作时 ECM根据各传感器信号 输出相应的占空比脉冲信号至EGR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 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EGR阀损坏 EGR阀位置传感器工作不正常 EGR电磁阀及其控制电路工作不良等 24 汽车发动机电控技术 二 二次空气供给控制系统1 二次空气供给系统的功用二次空气供给系统的功用是 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的排放量 同时加快三元催化转换器的升温 25 2 二次空气供给系统的组成
11、与工作原理二次空气喷射系统也常被称为补燃系统或后燃系统 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 26 电控二次空气供给系统 韩国现代轿车 如图4 3 20所示 二次空气控制阀由舌簧阀和膜片阀组成 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 膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动 其真空通道由ECU通过电磁阀控制 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 27 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 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 ECU给电磁阀通电 电磁阀开起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 28 韩国现代电控二次空气供给系统原理图 29 汽车发动机电控技术 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人排气管 在下列情况下ECU不给二次空气电磁阀通电 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
